一步法合成石墨烯及石墨烯氧化钴复合材料及电化学性能研究

《一步法合成石墨烯及石墨烯氧化钴复合材料及电化学性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他入已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得云洼王些太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：施德炙签字日期：如z7年z月2留日4学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解云洼王些太堂．有关保留、使用学位论文的规定。特授权云洼王些太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印

2、、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：织霭炎导师签名：恋、】’二劣，签字日期：．矽11年}月以El签字日期：≥-11年2月22日学位论文的主要创新点本论文利用一步非还原的淬火方法制备了石墨烯及石墨烯／氧化钴复合材料，制备工艺简单，容易操作，整个过程在空气中进行，不附加还原剂还原过程，制备出的石墨烯样品只有很低的含氧量和缺陷，效果较好，此种方法有望用于石墨烯的大规模的制备。避免了氧化还原法反应过程复杂，条件苛刻，氧

3、化过程破坏产物的电子结构等缺点，且过程简单易操作，成本较低，解决了目前制备石墨烯的条件要求苛刻的问题。考查了一系列不同的淬火溶剂，并对同一种淬火溶剂的不同浓度进行了考查，找到了最佳的淬火条件，在最佳淬火条件下制备石墨烯。用金属盐水溶液作为淬火介质，制备了石墨烯／氧化钴复合材料，该复合材料形貌较好，并用一系列表征证明了氧化钴颗粒的存在。摘要自从2004年被发现以来，石墨烯已经引发了新一轮碳质材料的研究热潮。近几年来，石墨烯及石墨烯复合材料的各种制备方法相继出现，其中主要有微机械剥离法、氧化石墨还原法、化学气相沉积法等，但是各种制备方

4、法都有其优缺点，或者是产率低，或者是过程复杂、条件苛刻等，因此综合各种制备方法的优缺点，取长补短，来实现高质量石墨烯的大规模制备，是目前需要解决的重要问题。鉴于上述问题，本课题用一种简单的一步淬火的方法来制备石墨烯及石墨烯／氧化钻复合材料，并对其进行了一系列表征研究。为了找到最佳的淬火条件，对一系列极性溶剂及酸碱条件进行了考查研究。通过对大量的低倍透射电镜(TEM)照片进行分析研究，以确定最佳样品的制备条件；通过高倍透射电镜(HRTEM)和原子力显微镜来确定片层的厚度，得到了大量厚度在2"-'4层的石墨烯样品。同时，由于经过一个高

5、温淬火过程，所以有必要对样品进行拉曼光谱(RamanSpectroscopy)，X射线衍射(XRD)，X射线光电子能谱(XPS)以及能谱(EDX)等分析，通过上述分析得知，样品确实含有一定的缺陷和含氧基团，大约为4％～5％，但是由于原始样品也有一定的氧含量，大约2．55％，所以可以断定，样品的氧含量中有相当一部分来自氧化石墨，淬火过程引进了很低的氧和缺陷含量。利用相同的方法，通过在金属盐溶液中淬火，得到了石墨烯／氧化钴复合材料，先是用透射电镜(TEM)观察了样品形貌，发现所合成的复合材料是一种如皱了的丝绸状的东西：通过x射线衍射(

6、XRD)分析其物相，得知样品中含有氧化钴(CoO)颗粒；此外，通过能谱(EDX汾析了复合材料的c、co、o的含量，同时通过X射线光电子能谱(XPS)分析，进一步证实了样品中Co是以CoO的形式存在的。最后采用电化学工作站和充放电仪对其电化学性能尤其是电容方面的性质进行了探索研究。关键词：石墨烯，淬火介质，复合材料，表征，电化学性能AbstractGmphene。·thenewnanocarbon,hasbecomeafocusofresearchareasinceitsdiscoveryin2004．Inrecentyears，t

7、hepreparationmethodsofgrapheneandgraphenecompositesemergeoneafteranother．Amongthesemethods，therearemicromechanicalexfoliation,exfoliationandreductionofgrapheneoxide，chemicalvapourdeposition(CVD)andepitaxialgrowthOndifferentsubstrates，andSOon．Buteachmethodhasitsownadva

8、ntagesanddisadvantages，eithersuffersfomlowyield,complicatedprocess，orharshconditions．Therefore，thereisinneedofamethodtoreali