發(fā)布時(shí)間：2018-03-09 23:18

  本文選題：氮摻雜石墨烯　切入點(diǎn)：凝膠　出處：《武漢工程大學(xué)》2015年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：石墨烯是石墨的極限形態(tài),作為材料科學(xué)與固體物理學(xué)中的新材料,它卓越的電荷傳輸、熱學(xué)、光學(xué)以及機(jī)械性能等特點(diǎn)引起了全世界學(xué)者的廣泛關(guān)注和研究。氮原子由于具有與碳原子相近的原子半徑,可以作為電子供體以取代的方式對(duì)石墨烯進(jìn)行摻雜,生成的氮摻雜石墨烯可表現(xiàn)出較純石墨烯更為優(yōu)異的性能。本文以氮摻雜石墨烯為基礎(chǔ),分別制備了氮摻雜石墨烯凝膠、氮摻雜石墨烯/氧化鋅復(fù)合材料、氮摻雜石墨烯/聚苯胺復(fù)合凝膠,并對(duì)他們的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了研究。首先,以氨水與水合肼的的混合溶液為還原劑和摻氮?jiǎng)?利用水熱反應(yīng),在較溫和的條件下制備了氮摻雜石墨烯水凝膠,并凍干得到了干凝膠。SEM、XRD、紅外光譜等表征結(jié)果證實(shí)材料具備多孔的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),水凝膠的含水量約99%,干凝膠有較高的電導(dǎo)率。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明氮摻雜石墨烯擁有較高的比電容和良好的循環(huán)穩(wěn)定性及倍率性能,有望應(yīng)用于超級(jí)電容器電極材料。其次,利用物理混合方法制備了氮摻雜石墨烯與氧化鋅的復(fù)合材料。SEM、XRD表征結(jié)果表明兩者復(fù)合較為均勻。在紫外光照射條件下以復(fù)合材料作為催化劑催化甲基橙分解,結(jié)果發(fā)現(xiàn)此材料具備良好的光催化性能。最后,制備了氮摻雜石墨烯/聚苯胺復(fù)合凝膠。SEM、XRD、紫外光譜表征結(jié)果證實(shí)在材料中聚苯胺與氮摻雜石墨烯均勻復(fù)合。當(dāng)聚苯胺的含量較少時(shí)聚苯胺均勻地附著在石墨烯表面;當(dāng)聚苯胺含量較多時(shí),過(guò)量的聚苯胺會(huì)在片層表面過(guò)度沉積,形成顆粒。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明實(shí)驗(yàn)制備的復(fù)合材料擁有較高的比電容、良好的倍率性能、優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性,該復(fù)合材料有望用做超級(jí)電容器電極材料。
[Abstract]:Graphene is the limit form of graphite, as a new material in material science and solid state physics. The characteristics of optical and mechanical properties have attracted worldwide attention and research. Nitrogen atom can be used as an electron donor to doping graphene in an alternative way because of its atomic radius similar to that of carbon atom. The nitrogen-doped graphene exhibits better performance than pure graphene. In this paper, nitrogen-doped graphene gels and nitrogen-doped graphene / zinc oxide composites were prepared based on nitrogen-doped graphene. The structure and properties of nitrogen-doped graphene / Polyaniline composite gels were studied. Firstly, the mixed solution of ammonia and hydrazine hydrate was used as reducing agent and nitrogen admixture. Nitrogen doped graphene hydrogels were prepared under mild conditions, and the results of freeze-dried xerogel, SEMX, XRD, IR spectra confirmed that the materials had porous three-dimensional reticular structure. The water content of hydrogel is about 99 and the xerogel has high conductivity. The electrochemical test results show that nitrogen-doped graphene has high specific capacitance, good cycle stability and rate performance, so it is expected to be used as electrode material for supercapacitor. The XRD characterization of nitrogen-doped graphene and zinc oxide composites prepared by physical mixing method showed that the composite was homogeneous. The composite material was used as catalyst to catalyze the decomposition of methyl orange under ultraviolet irradiation. The results show that this material has good photocatalytic performance. A nitrogen-doped graphene / Polyaniline composite gel, SEMN XRD, was prepared. The UV spectra showed that Polyaniline was homogeneously combined with nitrogen-doped graphene. When the content of Polyaniline was low, Polyaniline was uniformly attached to the surface of graphene. When the content of polyphenylamine is high, excessive Polyaniline deposits on the lamellar surface to form particles. The electrochemical test results show that the composite prepared by the experiment has high specific capacitance, good rate performance and excellent cycling stability. The composite is expected to be used as electrode material for supercapacitor.
【學(xué)位授予單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TQ127.11;TB33

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本文編號(hào)：1590723