石墨烯作為一種有著特殊性能的材料,因其優(yōu)異的性能在諸多領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛能和革命性變革而備受關(guān)注。然而,石墨烯由于其大的比表面積,常常導(dǎo)致片層疊加在一起,使自身的吸附能力降低,并且也影響了石墨烯發(fā)揮自身的優(yōu)異性能,進(jìn)而影響了石墨烯材料性能的改進(jìn)。并且,這種疊加和團(tuán)聚不可逆,除非向它施加外力,比如強(qiáng)力攪拌或者超聲,使其分散能夠更均勻。本文將二維石墨烯片層結(jié)構(gòu)自組裝成三維石墨烯,以解決石墨烯的團(tuán)聚問(wèn)題,同時(shí)實(shí)現(xiàn)雜原子的摻雜,進(jìn)一步提高了電容值。本文使用一種簡(jiǎn)單、快速、高效的三維石墨烯氣凝膠的制備方法,實(shí)現(xiàn)了石墨烯在還原過(guò)程中的表面功能修飾。摻雜三維石墨烯氣凝膠的制備方法:通過(guò)Hummer法制備氧化石墨,對(duì)氧化石墨進(jìn)行處理,得到氧化石墨烯,通過(guò)使用不同類(lèi)型的化合物作為還原劑,利用化學(xué)還原法還原氧化石墨烯,利用范德華力和π-π堆積作用力,自組裝成三維石墨烯凝膠,實(shí)現(xiàn)氧化石墨烯的還原、組裝和摻雜。具體研究?jī)?nèi)容是:1.以二甲基亞砜（DMSO）為還原劑,在氨的水溶液中,采用化學(xué)還原法制備了具有三維多孔結(jié)構(gòu)的還原氧化石墨烯氣凝膠。制備的DRGHs不僅被認(rèn)為是超級(jí)電容器的理想電極材料,而且雜原子的摻雜... 

【文章來(lái)源】：山東理工大學(xué)山東省

【文章頁(yè)數(shù)】：71 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

石墨烯、富勒烯、碳納米管及石墨片層結(jié)構(gòu)的示意圖

山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章 實(shí)驗(yàn)方法合液由棕色變成土黃色或亮黃色，靜置過(guò)夜待其分層;（注意：雙氧水的加入過(guò)程要緩慢，變色后再加入雙氧水約 2 mL。）⑥將上清液倒出，下層的渾濁溶液離心，所得沉淀用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 3%的硫酸和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 2%的雙氧水溶液反復(fù)清洗多次，然后用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 10%的鹽酸溶液去離子水清洗多次；將所得的氧化石墨烯用去離子水分散，滲析，然后進(jìn)行濃度的標(biāo)定。（注意：清洗液要現(xiàn)用現(xiàn)配，滲析時(shí)要經(jīng)常換水，需要滲析 2 周以上）合成步驟如圖 2.1所示：

圖 3.1 DRGHs 的制備過(guò)程圖Fig. 3.1 The preparation process diagram of DRGHs3.3 結(jié)果與討論本次研究是通過(guò)改良的 Hummers 法制備氧化石墨溶液；在 DRGHs 的形成過(guò)程中，以二甲基亞砜（1 mL, 2 mL 和 3 mL）為還原劑，通過(guò)化學(xué)還原及自組裝制備了三維石墨烯氣凝膠（DRGHs-1，DRGHs-2，DRGHs-3），克服了石墨烯片層堆積等一些缺點(diǎn)，從而有效的增加石墨烯的比表面積。實(shí)驗(yàn)采用了一種簡(jiǎn)潔、有效、快速的化學(xué)還原法使石墨烯片層結(jié)構(gòu)通過(guò)π-π堆積相互作用和疏水作用得到三維多孔石墨烯氣凝膠，實(shí)現(xiàn)了硫原子的摻雜，提高了電極材料的表面潤(rùn)濕性，加速離子的擴(kuò)散，產(chǎn)生的贗電容也使材料的比電容值也在一定程度上得到提升。電極材料 DRGHs 在電化學(xué)性能測(cè)試中表現(xiàn)出優(yōu)越的性能，比如高的比電容值及高的比電容保持率等。為了分析所制備的石墨烯是否被還原，我們對(duì)材料進(jìn)行了多種表征，如 XRD、Raman、FT-IR 和 XPS 等技術(shù)。該實(shí)驗(yàn)采用掃描電子顯微鏡（SEM）來(lái)觀測(cè)材料的形貌；采用 X 射線粉末衍射儀（XRD）、高分辨拉曼光譜儀來(lái)表征材料的結(jié)構(gòu)；同

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]三維自組裝Eu3+-石墨烯復(fù)合材料的制備及其磁性研究[J]. 汪冬冬,高輝.  物理學(xué)報(bào). 2013(18)



本文編號(hào)：3028036