發(fā)布時間：2021-03-03 02:20

　　本文采用農(nóng)業(yè)廢棄物稻殼作為原材料通過高溫碳化、堿性工藝以及KOH高溫活化工藝制備出了多層石墨烯,并對所制得的稻殼基石墨烯（GRH）的最佳工藝進行研究。通過探究稻殼的不同的碳化溫度與KOH的摻量對所制備的GRH的孔結(jié)構(gòu)的影響,得出GRH的最佳制備工藝。氮吸附分析測試BET的表征結(jié)果表明,堿法制備稻殼基石墨烯的最佳工藝參數(shù)為:碳化溫度600℃煅燒2h、升溫速率20℃/min,KOH與RHC質(zhì)量比為5在900℃下埋燒2h的條件下所制備的稻殼基石墨烯（GRH）具有最優(yōu)的比表面積,孔容和孔徑分布。通過X射線衍射儀（XRD）、拉曼光譜（Raman）、和傅里葉紅外光譜（FTIR）手段對GRH進行了微觀結(jié)構(gòu)的表征。研究結(jié)果顯示:GRH的拉曼光譜圖中出現(xiàn)了2D峰,且D峰峰高較G峰小,說明GRH為具有一定的缺陷的多層石墨烯。GRH的X射線衍射圖中出現(xiàn)了石墨烯的（002）晶面的特征衍射峰。通過GRH的傅里葉紅外光譜圖表征其中具有石墨烯特征的碳碳雙鍵骨架振動峰。GRH的微觀結(jié)構(gòu)分析表明其具有多層石墨烯的結(jié)構(gòu)特征。利用生命周期評價（LCA）評估了GRH的生態(tài)性能,即GRH的能量消耗（EE）,二氧化碳排放（ECO... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

石墨烯微觀結(jié)構(gòu)示意圖[19]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-5-圖1-1石墨烯微觀結(jié)構(gòu)示意圖[19]圖1-2石墨烯與其他碳納米材料的關(guān)系圖[20]1.3.2石墨烯性質(zhì)由于石墨烯的結(jié)構(gòu)十分獨特，因此它有很多優(yōu)越的特性。目前，單層石墨烯是人們發(fā)現(xiàn)最薄的材料，只有一個碳原子的厚度（0.35nm）[21]；由于穩(wěn)定的正六邊形晶格組成了石墨烯，因而它具的電學(xué)性能十分優(yōu)異。石墨烯中的電子可以在其軌道上自由移動，不會由于一些外來的原子或者晶格缺陷產(chǎn)生電子散射。石墨烯原子之間的作用力很強，導(dǎo)致其中的電子幾乎不生成熱量，并且?guī)缀醪皇艿礁蓴_，因此它的導(dǎo)電效率較高。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-7-CO2，在這個過程中CO2氣體會發(fā)生瞬間膨脹從而成功剝離石墨制得石墨烯。Hernandez等[30]研究了溶劑表面能和制備石墨烯效率的關(guān)系，得出：只有在溶劑表面的凈能量損耗很小的條件下，石墨烯才能成功的從石墨中剝離出來。液相或氣相直接剝離法的全過程都不產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，都在物理作用下進行，這使制得的產(chǎn)物表面不易有缺陷形成，因此，這種方法制得的石墨烯具有特別高的質(zhì)量，可以用于高性能電子器件；但此方法的缺點是成本較高，且產(chǎn)率很低，工業(yè)化大批量生產(chǎn)較為困難。碳納米管可以被認(rèn)為是石墨烯彎曲形成的管狀結(jié)構(gòu)。碳納米管軸向切割法的原料是碳納米管，是一種生產(chǎn)石墨烯的新方法，不同長度、不同管徑的碳納米管可以生成不同面積大小的石墨烯。Dai等[31]利用氬等離子體處理涂有PMMA的碳納米管薄膜，以打開多壁碳納米管的鏈并形成石墨烯帶，如圖1-3所示。然后，多壁碳納米管的氣相氧化產(chǎn)生高質(zhì)量的多層石墨烯納米帶，其邊緣光滑且缺陷少，并且所制得的石墨烯具有高電導(dǎo)率與高電子遷移率。碳納米管的軸向切割方法使用碳納米管作為原料，在生產(chǎn)石墨烯的時間和經(jīng)濟成本方面沒有優(yōu)勢，并且對設(shè)備和裝置的要求很高，因此難以大量生產(chǎn)。圖1-3碳納米管制備石墨烯工藝流程圖[31]


本文編號：3060404