本文關(guān)鍵詞：三維石墨烯的水熱法制備及其性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：石墨烯的特殊單原子層結(jié)構(gòu)使其擁有優(yōu)異的力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)等性能。將石墨烯制成宏觀體可以將石墨烯作為納米材料的優(yōu)異性能與宏觀多孔材料的性能相結(jié)合,獲得一種低表觀密度、大比表面積、力學(xué)與電學(xué)性能獨(dú)特的新型材料,使其在電極材料、儲(chǔ)氫材料、生物傳感器、催化劑載體、納米電子器件、單分子檢測(cè)器等領(lǐng)域獲得巨大的應(yīng)用前景。本文使用大尺寸氧化石墨烯作為原料實(shí)現(xiàn)三維石墨烯的自組裝。使用30目天然鱗片石墨制備出大尺寸氧化石墨烯,其粒徑超過(guò)100μm厚度為2.7nm左右,是三個(gè)原子層厚度的擁有大片層尺寸的氧化石墨烯。大尺寸氧化石墨烯片上連接著很多含氧官能團(tuán),這些親水基團(tuán)為后續(xù)在水熱反應(yīng)時(shí)的自組裝過(guò)程提供了可能。使用大尺寸氧化石墨烯進(jìn)行水熱反應(yīng)的自組裝,成功制備出了三維石墨烯水凝膠,使用冷凍干燥法令石墨烯水凝膠干燥,得到了干燥的三維石墨烯塊體,其宏觀尺寸與反應(yīng)釜大小有關(guān),且在冷凍干燥后會(huì)有所收縮,為Φ20×20mm的圓柱體。微觀上,三維石墨烯的三維多孔結(jié)構(gòu)是由石墨烯片纏繞、搭接、堆疊在一起形成的。三維石墨烯擁有非常低的表觀密度(11.2mg/cm3)、高的空隙率(98.6%),一定的導(dǎo)電能力、較好的隔熱能力和疏水親油的特性。研究了自組裝過(guò)程的影響因素,發(fā)現(xiàn)水熱反應(yīng)氧化石墨烯的濃度會(huì)影響制備的三維石墨烯結(jié)構(gòu),隨濃度增大三維石墨烯被還原的程度降低,其多孔結(jié)構(gòu)更加緊湊。添加金屬離子后,氧化石墨烯在自組裝過(guò)程中的聯(lián)接點(diǎn)增加,使三維石墨烯孔徑變小。
【關(guān)鍵詞】：大尺寸氧化石墨烯 冷凍干燥 自組裝 三維石墨烯 多孔材料
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：O613.71
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-28
• 1.1 課題背景及研究目的9-10
• 1.2 三維石墨烯的研究現(xiàn)狀及分析10-27
• 1.2.1 石墨烯的性質(zhì)及應(yīng)用10-11
• 1.2.2 石墨烯的制備方法11-14
• 1.2.3 三維石墨烯的制備方法14-20
• 1.2.4 三維石墨烯的應(yīng)用20-27
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容27-28
• 第2章 實(shí)驗(yàn)方法及表征手段28-35
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及實(shí)驗(yàn)設(shè)備28-29
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)原料與試劑28-29
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備29
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法29-32
• 2.2.1 大尺寸氧化石墨烯的制備29-30
• 2.2.2 三維石墨烯的制備與表征30-32
• 2.3 實(shí)驗(yàn)分析測(cè)試方法32-35
• 2.3.1 物相分析32
• 2.3.2 拉曼和紅外光譜分析32
• 2.3.3 表面化學(xué)狀態(tài)分析32-33
• 2.3.4 微觀形貌分析33
• 2.3.5 導(dǎo)電性能分析33
• 2.3.6 孔隙率及比表面積分析33-35
• 第3章 大尺寸氧化石墨烯的制備與表征35-45
• 3.1 引言35
• 3.2 大尺寸氧化石墨烯的制備方法35-40
• 3.2.1 膨脹石墨的制備37-38
• 3.2.2 GGO的制備38-40
• 3.3 大尺寸氧化石墨烯的表征40-44
• 3.3.1 X射線光電子能譜(XPS)分析40-41
• 3.3.2 傅里葉-紅外(FT-IR)分析41-42
• 3.3.3 透射電子顯微(TEM)分析42-43
• 3.3.4 原子力顯微(AFM)分析43-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第4章 三維石墨烯的制備與性能研究45-62
• 4.1 引言45
• 4.2 自組裝法制備三維石墨烯45-47
• 4.3 三維石墨烯的表征47-54
• 4.3.1 三維石墨烯的物相表征47-48
• 4.3.2 三維石墨烯的掃描電子顯微表征48-49
• 4.3.3 三維石墨烯的透射電子顯微表征49-50
• 4.3.4 三維石墨烯的孔隙率50-51
• 4.3.5 三維石墨烯的比表面積51-52
• 4.3.6 三維石墨烯的紅外和拉曼光譜表征52-54
• 4.4 三維石墨烯的性能54-59
• 4.4.1 導(dǎo)電性能54-55
• 4.4.2 吸附性能55-59
• 4.5 三維石墨烯自組裝研究59-61
• 4.5.1 GGO濃度對(duì)三維結(jié)構(gòu)的影響59
• 4.5.2 金屬離子對(duì)三維結(jié)構(gòu)的影響59-61
• 4.6 本章小結(jié)61-62
• 結(jié)論62-63
• 參考文獻(xiàn)63-68
• 致謝68

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