石墨烯由于具有罕見的2D結(jié)構(gòu)而具有優(yōu)異的電學(xué)、力學(xué)等性質(zhì),在電極材料、傳感器等領(lǐng)域有著很多潛在的應(yīng)用前景,但石墨烯本身零帶隙、活性位少等缺陷嚴(yán)重限制了其實際應(yīng)用,而雜原子摻雜能夠改變石墨烯原有電荷分布,帶來更多活性位點。然而現(xiàn)有化學(xué)氣相沉積法、溶劑熱法等制備方法存在成本高、制備過程繁瑣等問題,低溫等離子體技術(shù)制備摻雜還原氧化石墨烯具有效率高、環(huán)境友好等優(yōu)點,據(jù)此,本文以低溫等離子體技術(shù)制備了硼氮共摻雜的還原氧化石墨烯,測試了其超級電容器和鋰離子電池電化學(xué)性能,并與未摻雜及硼、氮單摻雜還原氧化石墨烯比較,主要工作內(nèi)容總結(jié)如下:以天然石墨粉為原料,經(jīng)改良Hummers法制備得到前驅(qū)體氧化石墨烯,然后加入硼酸和碳酸氫銨為摻雜劑,在低溫等離子體反應(yīng)器中還原、剝離、摻雜,制備得到未摻雜還原氧化石墨烯、硼摻雜還原氧化石墨烯、氮摻雜還原氧化石墨烯以及硼氮共摻雜還原氧化石墨烯四種材料。X射線光電子能譜結(jié)果表明制備的硼摻雜還原氧化石墨烯中硼含量為1.21%,氮摻雜還原氧化石墨烯中氮含量為1.47%,而硼氮共摻雜還原氧化石墨烯中硼氮含量分別是2.12%和2.69%,說明硼氮在共摻雜時存在協(xié)同效應(yīng),能夠相互... 

【文章來源】：重慶大學(xué)重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

電化學(xué)超級電容器機理圖：a)未充電狀態(tài)和b)充電狀態(tài)Fig.1.1Schematicmechanismofsupercapacitance,a)intheunchargedstateb)duringcharging

重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文1緒論5圖1.2鋰離子電池結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖Fig.1.2ThestructureschematicandworkingprincipleofLi+battery1.3.3燃料電池燃料電池是一種利用化學(xué)反應(yīng)把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能而沒有通過熱機過程的設(shè)備，不會受到卡諾循環(huán)理論的約束，理論上可在接近百分之百的熱效率下工作。如圖1.3所示為燃料電池工作示意圖[23]。理論和實驗證明[14,24,25]，單純的碳材料對氧化還原反應(yīng)的催化活性有限，而且不能促進電子的轉(zhuǎn)移。在碳材料中引入與碳原子電負(fù)性不同的雜原子可以改變材料整體的電負(fù)性，尤其是引入電負(fù)性比碳原子大的雜原子能夠使得材料對氧氣有著更好的吸附和活化效果，讓氧氣能夠更大程度的在材料時被還原，成為一種性價比高的非貴金屬氧還原反應(yīng)的電催化劑[26]。

重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文1緒論6圖1.3燃料電池工作示意圖Fig.1.3Theschematicoffuelcell1.3.4傳感器電化學(xué)傳感器作為分析化學(xué)中一種響應(yīng)快，靈敏度高的檢測手段，能夠?qū)㈦x子活度、濃度等生物、化學(xué)信號轉(zhuǎn)化為可檢測的電化學(xué)信號（電流等），因而被大量的應(yīng)用到各個領(lǐng)域。對石墨烯的表面修飾能夠有效的提高其作為傳感器的選擇性和靈敏度，因為在雜原子摻雜的過程中可以引入更多的活性位點，進而能夠促進電荷轉(zhuǎn)移，增強吸附并活化分析物的能力，進而使其性能得到很大改善。例如Leenaerts等[27]在研究中發(fā)現(xiàn)，石墨烯具有罕見的2D結(jié)構(gòu)、大的比表面積以及即使在零載流子密度下仍能保持的高導(dǎo)電性的優(yōu)勢，這些優(yōu)勢能夠最大限度的增大對氣體的吸附活化能力，對待檢測氣體給出快速靈敏的檢測結(jié)果。雜原子的摻雜

【參考文獻】：
期刊論文
[1]科學(xué)家發(fā)明“超強電池”:充電7秒續(xù)航35公里[J].   電子世界. 2016(02)
[2]介質(zhì)阻擋放電等離子體特性及其在化工中的應(yīng)用[J]. 楊寬輝,王保偉,許根慧.  化工學(xué)報. 2007(07)
[3]低溫等離子體在化學(xué)合成中的應(yīng)用[J]. 趙于文.  現(xiàn)代化工. 1991(01)

博士論文
[1]石墨烯復(fù)合材料用于高性能鋰（鈉）離子電池負(fù)極材料的研究[D]. 劉孝武.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017

碩士論文
[1]鋰離子電池鈦酸鋰負(fù)極材料的制備及電化學(xué)性能研究[D]. 張勇.重慶大學(xué) 2015



本文編號：3252673