石墨烯是由sp²雜化碳原子以共價(jià)鍵連接構(gòu)成的單原子層超薄二維蜂窩狀晶體材料,具有良好的導(dǎo)電性、化學(xué)和熱穩(wěn)定性及超高的理論比表面積,是超級(jí)電容器的理想電極材料。但在實(shí)際應(yīng)用中,本征石墨烯的層層堆疊、電化學(xué)惰性和低電化學(xué)活性位點(diǎn)等缺點(diǎn)嚴(yán)重限制了石墨烯作為電極材料的應(yīng)用。因此,本文通過對(duì)石墨烯表面氧化刻蝕來增大比表面積,并引入雜原子摻雜提高石墨烯的電容性能。研究首先采用過氧化氫對(duì)氧化石墨烯表面氧化刻蝕得到多孔氧化石墨烯,再以吡啶氫氟酸鹽為摻雜劑通過一步水熱法制備得到氮氟雙摻雜多孔石墨烯水凝膠（NF-HGH）。研究首先討論了反應(yīng)溫度對(duì)元素?fù)诫s的影響并確定了最佳摻雜反應(yīng)溫度。此外,通過NF-HGH與最佳溫度下制備的其他水凝膠樣品對(duì)比,探究了氧化刻蝕對(duì)元素?fù)诫s含量、鍵型構(gòu)成和比表面積的影響。研究發(fā)現(xiàn)在150℃條件下制備的NF-HGH中氮和氟摻雜量分別為2.56和1.14 at.%,氮原子主要以吡啶氮和吡咯氮形式存在,氟原子以C-F半離子鍵形式存在,比表面積高達(dá)735m² g^-1。將NF-HGH進(jìn)行電化學(xué)性能分析發(fā)現(xiàn),與其他對(duì)比樣品相... 

【文章來源】：天津大學(xué)天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

石墨烯的微觀結(jié)構(gòu)

天津大學(xué)碩士學(xué)位論文械剝離法可用于制備高質(zhì)量單層石墨烯，石墨烯大小從幾十至一百到的石墨烯結(jié)構(gòu)完整，性能穩(wěn)定，特別適合用于研究本征石墨烯的但是這種方法制備過程中花費(fèi)時(shí)間較長，成本高，產(chǎn)量較低，無法所制備的石墨烯層數(shù)和尺寸不易控制，重復(fù)性差。因此該方法不能規(guī)�；a(chǎn)需求，因此一般僅局限于實(shí)驗(yàn)室小規(guī)模制備使用。

g-1的多孔氧化石墨烯，如圖1-3所示。Fan等[13]采用KMnO4作為氧化劑刻蝕得到了比表面積為 1374 m2g-1的活化石墨烯，這比原石墨烯的比表面積高 5 倍。Balasubramanian 等[14]和 Lei 等[15]分別采用 HNO3和 H3PO4進(jìn)行液相氧化反應(yīng)，制備出多孔石墨烯。1.2.3.5


本文編號(hào)：3008793