石墨烯纳米复合材料的制备和电化学性能研究

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1、学号：12102111常州大学硕士学位论文石墨烯纳米复合材料的制备和电化学性能研究研究生夏庆洪刘琦指导教师学科、专业名称无机化学研究方向功能纳米材料2015年6月SynthesisandPropertiesofgraphenenanosheetsanditsnanocompositesADissertationSubmittedtoChangzhouUniversityByXiaQinghong(InorganicChemistry)DissertationSupervisor:Prof.LiuQiJune，2015常州大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导

2、下独立进行的研究工作及取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中以明确方式标明。本人已完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权的说明本学位论文作者完全了解常州大学有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属常州大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。保密论文注释：本

3、学位论文属于保密范围，在年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。学位论文作者签名：签字日期：年月日导师签名：签字日期：年月日中文摘要2石墨烯是sp杂化碳环的二维碳原子层，是世界上最薄的材料。石墨烯具有良好的机械性、光学、热学以及电学特性，如具有反常的量子霍尔效应，高杨氏模量，高比表面积和高导热率等。由于这些优异特性其可用于制备不同功能的纳米复合材料，特别是在储能领域的应用突出。然而，单纯的石墨烯应用于储能材料时往往由于比表面积应用效率低，较难嵌/脱离子及电子等缺陷，造成首次充放电比容量低以及电池容量的不断衰减。因此，我们对石墨烯进行复合改性并研究其储

4、能性能，本文在这方面开展了一些研究工作，主要内容如下：1.合成了四氟对苯二甲酸/氧化石墨烯纳米复合材料(H2tfbdc-GO)，并采用XRD、FT-IR、TEM、SEM等手段表征了其结构和形貌；通过测试循环伏安、计时充放电和电化学交流阻抗以及循环稳定性研究了样品的超电性能。在2A/g下，循环2000次后，在1M的LiOH和1M的KOH电解液中，H2tfbdc-GO分别保持了700F/g和500F/g的比容量。2.通过水热法成功合成了Fe2O3纳米粒子；通过机械混合和热还原方法制备了Fe2O3/GNS纳米复合材料，并利用XRD、FT-IR、TEM和SEM等对其进行了表征。透射电镜图显示Fe

5、2O3纳米粒子分散或包覆在GNS中；所合成的Fe2O3与Fe2O3-GNS相比，后者表现出了更好的充放电循环性能。3.合成了对苯二甲酸锂(Li2C8H4O4,PTAL)/石墨烯纳米复合材料(PTAL-GNS)，采用XRD、TEM、FT-IR、SEM等对它们的结构和形貌进行了表征，研究了它们作为锂离子电池负极材料的电化学性能。4.采用水热法合成了层状钴配合物[Co(tfbdc)(4,4'-bpy)(H2O)2](Co-LMOF)纳米片和[Co(tfbdc)(4,4'-bpy)(H2O)2]-GNS纳米复合材料，并利用XRD、FT-IR、TEM和SEM等对它们进行了表征。研究比较了它们作为锂

6、离子电池负极材料的储锂性能，结果表明，50次循环后，Co-LMOF的放电比容量为335mAh/g，而Co-LMOF-GNS的放电比容量提高到537mAh/g。关键词：H2tfbdc/氧化石墨烯；Fe2O3/石墨烯；PTAL/石墨烯；[Co(tfbdc)(4,4'-bpy)(H2O)2]/石墨烯；储能性能。IABSTRACT2Asasinglearomaticlayerofsp-bondedhexagonalcarbonpackedintoatwodimensional(2D)latticestructure,grapheneisthethinnestmaterialintheworld.

7、Ithasuniquemechanical,optical,thermalandelectricalproperties,suchasanomalousquantumhalleffect,highyoungmodulus,highheatconductivityandhighspecificsurfacearea.Becauseoftheexcellentproperties,itiswidelyappliedintheprepar