【摘要】：石墨烯、二硫化鉬都是近年來研究熱度很高的二維納米材料,其憑借獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu),具有各自優(yōu)異的性能,被廣泛應(yīng)用于超級(jí)電容器、催化、傳感器等諸多領(lǐng)域。如何大規(guī)模制備高質(zhì)量的二維材料是研究的一大熱點(diǎn)和難點(diǎn),傳統(tǒng)的方法或多或少涉及苛刻的反應(yīng)條件、復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,或難以同時(shí)滿足高產(chǎn)量和高質(zhì)量的要求,而液相剝離法的出現(xiàn),為大規(guī)模制備質(zhì)量較高的二維納米材料提供了一種新途徑。本論文首先利用鹽輔助液相混合剝離法,一步制備了二硫化鉬/石墨烯納米復(fù)合材料,這種方法簡單易行,提高了剝離效率,將產(chǎn)物應(yīng)用到電催化析氫反應(yīng)中,取得了較好的催化效果,另外還對(duì)制備條件及催化機(jī)理進(jìn)行了探究和討論。除此以外,為了克服二維材料在使用中容易堆疊的問題,研究者們采用各種策略,例如制備納米復(fù)合材料、構(gòu)建三維結(jié)構(gòu)的水凝膠等。本論文遵循這一思路,制備了石墨烯/聚苯胺復(fù)合水凝膠,這是利用氧化石墨烯片層間的π-π相互作用、含氧官能團(tuán)、氫鍵等作用力自組裝而成的三維水凝膠,再將苯胺單體化學(xué)氧化原位聚合并復(fù)合入石墨烯水凝膠中制成復(fù)合水凝膠,將其應(yīng)用到超級(jí)電容器的電極材料中,綜合了二者的特性,具有較好的電容性能,另外還探究了反應(yīng)條件的影響,并討論了有關(guān)合成機(jī)理。本論文的研究內(nèi)容主要包括以下三個(gè)部分:(1)以石墨粉和普通二硫化鉬粉為原料,以酒石酸鈉作為輔助鹽,異丙醇或氮甲基吡咯烷酮作溶劑,通過一步簡單的超聲處理混合剝離制備了高質(zhì)量的二硫化鉬/石墨烯納米復(fù)合物,該方法操作簡便,成本低廉。通過微觀表征和元素分析發(fā)現(xiàn)二硫化鉬和石墨均被成功剝離至少層或單層且形成復(fù)合結(jié)構(gòu),此外還證明了該方法具有良好的重現(xiàn)性。(2)將二硫化鉬/石墨烯納米復(fù)合物應(yīng)用于電催化析氫,并研究了不同投料比下產(chǎn)物的催化活性,其Tafel斜率最小達(dá)到了 61mV/dec,同時(shí)對(duì)析氫機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的討論,二硫化鉬納米片與石墨烯之間理想的協(xié)同效應(yīng)使得該復(fù)合材料兼具富含活性位點(diǎn)和良好的導(dǎo)電性,這是其具有較好催化活性的關(guān)鍵。(3)從天然石墨粉出發(fā),用改進(jìn)Hummer法制備氧化石墨烯,再利用一步水熱還原法制備了石墨烯水凝膠,最后將苯胺單體原位聚合并復(fù)合到水凝膠中,制得了三維結(jié)構(gòu)的石墨烯/聚苯胺復(fù)合水凝膠,同時(shí)還探究了投料比、反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)物性能的影響。產(chǎn)物復(fù)合水凝膠具有較好的電容性能,在冰浴條件下制備的水凝膠比電容達(dá)到了 390.9 F/g。
【圖文】：

邐笫１章緒論邐逡逑第１章緒論逡逑１．１石墨烯概述逡逑１．１．１石墨烯簡介逡逑２０世紀(jì)８０年代，納米材料與技術(shù)飛速發(fā)展，碳族納米材料也在這一時(shí)期進(jìn)入了逡逑科學(xué)的歷史舞臺(tái)。從最初發(fā)現(xiàn)的“足球”分子富勒烯Ｃ６ｃ［１］，，到由一層石墨卷曲而成逡逑的碳納米管（ＣＮＴ）邐再到最新的成員石墨烯Ｗ，最終科學(xué)家將碳元素的眾多同素逡逑異形體從零維到三維，由點(diǎn)、線、面、體逐步構(gòu)建出一個(gè)完整的碳家族體系。逡逑

圖１．２（ａ）邋＿？硫化鑰層狀結(jié)構(gòu)７Ｋ意圖；（ｂ）邋＋硫化鑰的二種晶型ｔｔｃ意圖逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．２邋（ａ）邋Ｌａｙｅｒ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋Ｍ０Ｓ２；邋（ｂ）邋Ｔｈｒｅｅ邋ｋｉｎｄｓ邋ｏｆ邋ｃｒｙｓｔａｌ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋Ｍ０Ｓ２．逡逑硫化鉬納米片的制備方法逡逑滿足對(duì)ＭｏＳ２的研究以及應(yīng)用的需求，發(fā)展一種高效的制備高質(zhì)量ＭｏＳ２法是非常重要的，也是目前急需要解決的一個(gè)問題。下面對(duì)的幾種常用作簡單的介紹：逡逑學(xué)插層剝離法逡逑在］９８６年，Ｍｏｒｒｉｓｏｎ等人就已經(jīng)用電化學(xué)插層剝離法來制備單層的ＭｏＳ２，他們用正丁基鋰的正己烷溶液對(duì)Ｍ0Ｓ２進(jìn)行插層，再在水中超聲處理，１邋ｎｍ左右的Ｍ0Ｓ２納米片，其原理是鋰離子嵌入Ｍ0Ｓ２粉末的層間，削弱力；而且正丁基鋰會(huì)與水反應(yīng)生成氫氣（Ｈ２），進(jìn)一步擴(kuò)大Ｍ0Ｓ２層間距，成功。但是這種方法在鋰離子嵌入過程中，會(huì)改變Ｍ0Ｓ２的微觀結(jié)構(gòu)，從而體的特性。后來Ｚｅｎｇ等人通過電化學(xué)的方法改進(jìn)了化學(xué)插層剝離法狀Ｍ0Ｓ２作為電解池的陰極，鋰箔作陽極，通過電解來制備Ｍ0Ｓ２納米片，
【學(xué)位授予單位】：南京師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM53;TB33;TQ116.2

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