功能化石墨烯和二硫化钼的制备及其修饰机理的研究

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1、国内图书分类号：TH117.1密级：公开国际图书分类号：531.43西南交通大学研究生学位论文功能化石墨烯和二硫化钼的制备及其修饰机理的研究年级二零一五级姓名付汉敏申请学位级别工学硕士专业材料科学与工程指导老师朱旻昊教授樊小强副教授二零一八年五月ClassifiedIndex:TH117.1U.D.C:531.43SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisRESEARCHONPREPARATIONOFFUNCTIONALIZEDGRAPHENEANDMOLYBDENUMDISULFIDEANDMODIFICATI

2、ONMECHANISMGrade:2015Candidate:HanminFuAcademicDegreeAppliedfor:MasterDegreeSpecialty:MaterialsScienceandEngineeringSupervisor:Prof.MinhaoZhuDr.XiaoqiangFanMay2018西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要随着纳米科学与技术的发展，石墨烯及MoS2纳米材料由于其粒径小、比表面积和比表面能高等特点已经受到了人们广泛的关注。与传统颗粒相比，它显示出独特的表面效应、尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应等。然而

3、，传统的纳米材料制备方法大多存在操作过程复杂、对环境不友好等缺点，使其大规模应用受到限制。因此，本文提出利用外电压辅助溶液剥离法，以绿色溶剂LB104离子液体的水溶液作为电解液，原位制备功能化的纳米材料。利用TEM、XRD、Raman、TG/DSC、FTIR和XPS等分析手段，揭示了离子液体功能化多层石墨烯（MLG）及MoS2的原理，探索了工作电压及离子液体水溶液浓度对所制备功能化石墨烯及MoS2化学组成、微观结构及性能的影响，揭示了此方法剥离石墨烯及MoS2的机理。论文的主要结论如下：（1）当LB104离子液体水溶液浓度一定时，随着工作电压的增加，石墨烯和M

4、oS2产量明显增加，所制备的功能化MoS2和石墨烯片层的厚度增加且功能化密度也急剧增强，而且高密度的功能化导致了非晶区域的形成。（2）当工作电压值一定时，随着LB104离子液体水溶液浓度增大，所制备的功能化MLG和MoS2片层的厚度增加且功能化密度也急剧增加，而且高密度的功能化导致了非晶区域的形成。（3）MLG的剥离机理：剥离初始，石墨棒以极小的碎片（或者量子点）的形式剥离；在经过一段时间后，剥离产物增多，类石墨烯的小碎片层自组装形成石墨烯纳米球，或者由小碎片层之间的相互作用力使之形成纳米球结构；随着剥离的继续进行，石墨烯纳米球数量增多，纳米球之间作用力增强，

5、容易堆垛形成二维片层结构的MLG。(4)二维片层结构MoS2的剥离机理：剥离初始，MoS2棒以小碎片（或者量子点）的形式剥离；随着剥离产物不断的生成，MoS2小碎片由于层层之间的相互作用力自组装形成空心纳米球。继而，MoS2空心纳米球数量增多，纳米球之间作用力增强，容易堆垛形成二维片层结构的MoS2。(5)外电压辅助溶液剥离法制备离子液体功能化的石墨烯和MoS2纳米材料，离子液体（或其官能基团）主要是以整体的吸附和化学键合作用存在于纳米材料片层之间，从而达到原位修饰的目的。关键词：离子液体；石墨烯；二硫化钼；电化学；功能化西南交通大学硕士研究生学位论文第II页

6、AbstractWiththedevelopmentofnanoscienceandtechnology,grapheneandMoS2haveattractedwideattentionbecauseoftheirnanometerparticlesize,highspecificsurfaceareaandspecificsurfaceenergy.Comparedtoconventionalparticles,itshowsuniquesurfaceeffect,sizeeffect,quantumeffect,andmacroquantumtunnel

7、ingeffect.However,traditionalprepartionmethodsofnanomaterialsarecomplicatedinpreparationprocessandunfriendlytotheenvironmentsothatitcannotbewidelyappliedinpractice.Therefore,theaimofthispaperistopreparein-situfunctionalizednanomaterialsusingelectrochemicalmethodwithLB104ionicliquida

8、stheelectrolyte.The