本文關(guān)鍵詞：石墨烯及摻氮石墨烯納米復合材料的制備及其電化學性能研究

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【摘要】：本論文是采用水熱法、靜電吸附法及原位聚合法來制備石墨烯納米復合材料及摻氮石墨烯納米復合材料,并通過場發(fā)射掃描電鏡(FESEM)、透射電鏡(TEM)、X射線衍射(XRD)、X射線光電子能譜(XPS)、傅里葉紅外光譜(FT-IR)、熱重分析(TG)和拉曼光譜(Raman光譜)等測試手段對確定納米復合材料微觀形貌、熱解溫度和晶體結(jié)構(gòu),并通過測試納米復合材料的循環(huán)伏安(CV)性能、充放電性能、交流阻抗性能和循環(huán)壽命性能來確定納米材料的電化學性能。具體實驗內(nèi)容分為以下四部分：1.通過一步水熱法生成摻氮石墨烯/氫氧化鎳前驅(qū)體,再在高溫氮氣氛圍中煅燒摻氮石墨烯/氫氧化鎳前驅(qū)體制備摻氮石墨烯/氧化鎳納米復合物。在1mol/LKOH的電解液和0.1-0.5V的電壓范圍內(nèi)測試復合物的電化學性能,氧化鎳在在電化學過程中以贗電容形式提高比電容,而摻氮石墨烯以提供高比表面積及導電能力改善比電容值。2.在低溫及質(zhì)子酸條件下采用原位聚合的方式制備石墨烯/納米硫/聚苯胺納米復合物。在復合物中石墨烯和聚苯胺高比表面積及導電性能可以改善硫單質(zhì)在電化學過程中容易溶解、比電容衰減快的缺點,三者相互作用使復合物的電化學性能大大提升。3.采用兩步水熱法制備摻氮石墨烯/四氧化三錳納米管復合物并研究其電化學性能。管狀結(jié)構(gòu)的四氧化三錳比表面積大及比電容大,摻氮石墨烯的導電性能大及比表面積大,兩者協(xié)同作用使復合物比電容顯著增大,在掃描速度為5 mV·s-1條件下,摻氮石墨烯/四氧化三錳納米復合物的比電容能達到370 F·g-1；在電流密度為1 A·g-1下的充放電條件下,復合物的比電容高達368 F·g-1。4.在酸性條件下,通過靜電吸附法制備摻氮石墨烯/氧化銅納米管納米復合物,并對其電催化葡萄糖性能進行測試。實驗結(jié)果顯示：復合物的催化性能比純摻氮石墨烯及純氧化銅性能優(yōu)異。
【關(guān)鍵詞】：石墨烯 摻氮石墨烯 納米復合材料 電化學性能
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ127.11;TB33
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-17
• 第一章 緒論17-29
• 1.1 概述17
• 1.2 納米材料17-23
• 1.2.1 納米材料的分類17-18
• 1.2.2 納米材料的特性18-19
• 1.2.3 納米材料的制備方法19-21
• 1.2.4 納米材料的表征手段21-22
• 1.2.5 納米材料的應(yīng)用及發(fā)展前景22-23
• 1.2.6 納米復合材料23
• 1.3 超級電容器簡介23-25
• 1.3.1 超級電容器電極材料研究23-24
• 1.3.2 超級電容器性能測試24-25
• 1.3.3 超級電容器的應(yīng)用25
• 1.4 石墨烯及其衍生物25-26
• 1.4.1 石墨烯(graphene)和氧化石墨烯(GO)25
• 1.4.2 摻氮石墨烯簡介25-26
• 1.5 聚苯胺(PANI)26-27
• 1.5.1 聚苯胺的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)26-27
• 1.5.2 聚苯胺的應(yīng)用27
• 1.6 本文的研究背景、主要內(nèi)容及意義27-29
• 第二章 摻氮石墨烯/氧化鎳納米復合物的制備及其電化學性能的研究29-41
• 2.1 前言29
• 2.2 實驗部分29-32
• 2.2.1 實驗設(shè)備及儀器29-30
• 2.2.2 實驗步驟30-32
• 2.3 結(jié)果與討論32-40
• 2.3.1 熱重分析32-33
• 2.3.2 XRD分析33-34
• 2.3.3 形貌分析34-35
• 2.3.4 拉曼光譜分析35
• 2.3.5 XPS分析35-37
• 2.3.6 電化學性能研究37-40
• 2.4 本章小結(jié)40-41
• 第三章 石墨烯/納米硫/聚苯胺納米復合物的制備及其電化學研究41-51
• 3.1 前言41
• 3.2 實驗部分41-43
• 3.2.1 實驗儀器與設(shè)備41-42
• 3.2.2 實驗步驟42-43
• 3.3 結(jié)果與討論43-50
• 3.3.1 反應(yīng)機理43-44
• 3.3.2 XRD的分析44-45
• 3.3.3 紅外光譜分析45
• 3.3.4 形貌分析45-46
• 3.3.5 拉曼分析46-47
• 3.3.6 XPS分析47-48
• 3.3.7 電化學性能分析48-50
• 3.4 本章小結(jié)50-51
• 第四章 摻氮石墨烯/四氧化三錳納米管復合物的制備及其電化學性能研究51-62
• 4.1 前言51-52
• 4.2 實驗部分52-54
• 4.2.1 實驗試劑與儀器52
• 4.2.2 實驗步驟52-54
• 4.3 結(jié)果與討論54-61
• 4.3.1 XRD分析54-55
• 4.3.2 NG/Mn_3O_4復合物的形貌分析55-56
• 4.3.3 拉曼光譜部分56-57
• 4.3.4 XPS分析57-59
• 4.3.5 電化學分析59-61
• 4.4 本章小結(jié)61-62
• 第五章 摻氮石墨烯/氧化銅納米管納米復合物的制備及電化學性能研究62-69
• 5.1 前言62
• 5.2 實驗部分62-64
• 5.2.1 實驗試劑與儀器62-63
• 5.2.2 實驗步驟63-64
• 5.3 結(jié)果與討論64-68
• 5.3.1 XRD分析64-65
• 5.3.2 拉曼光譜分析65-66
• 5.3.3 形貌表征66
• 5.3.4 XPS分析和紅外分析66-68
• 5.3.5 NG/CuO-NTs復合物對葡萄糖的循環(huán)伏安測試68
• 5.4 本章小結(jié)68-69
• 第六章 結(jié)論和展望69-71
• 參考文獻71-81
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文81

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本文編號：780689