基于氧化石墨烯和石墨烯的复合凝胶的制备、表征及其应用.pdf

《基于氧化石墨烯和石墨烯的复合凝胶的制备、表征及其应用.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、基于氧化石墨烯和石墨烯的复合凝胶的制备、表征及其应用姜婷2015年1月中图分类号：TQ028.1UDC分类号：540基于氧化石墨烯和石墨烯的复合凝胶的制备、表征及其应用作者姓名姜婷学院名称材料学院指导教师张学同教授答辩委员会主席邵自强教授申请学位工学硕士学科专业材料科学与工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月Synthesis,CharacterizationandApplicationofGrapheneOxide-basedandGraphene-basedCompositeGelCandidateName：TingJiangS

2、choolorDepartment:MaterialScienceandEngineeringFacultyMentor:Prof.XuetongZhangChair,ThesisCommittee：Prof.ZiqiangShaoDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：MaterialsScienceandEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January,2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在

3、指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要本文阐述了基于氧化石墨烯和石墨烯的复合凝胶材料的制备、表征及其应用。以氧化石墨烯为原材料，通过无催化剂的原位聚合方法制备得到了氧化石墨烯/吡咯甲醛聚合物的复合水凝胶，进一步干燥得到氧化石墨烯/吡咯甲醛聚合物复合

4、气凝胶，对以上水凝胶及气凝胶进行了详细的结构性能表征和气体吸附方面的应用探究。此外，以氮掺杂石墨烯气凝胶为基础，制备了氮掺杂石墨烯/硫复合多孔材料（NGA/S），并研究了硫的引入对氮掺杂石墨烯气凝胶的影响。本文的主要研究内容及结论如下：（1）首先，以吡咯、甲醛单体为原材料，在氧化石墨烯水分散液中通过原位聚合法成功制备了氧化石墨烯/吡咯甲醛聚合物复合水凝胶。分别利用扫描电子显微镜（SEM）、流变测试、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、激光拉曼（Raman）、近红外光谱（IR）等测试手段对该复合水凝胶的结构、成分、微观形貌等性质进行了表

5、征。通过一系列控制实验证明，在形成凝胶的过程中，氧化石墨烯不仅可以作为模版，而且可以作为催化剂促进聚合物的生成。（2）以氧化石墨烯/吡咯甲醛聚合物的复合水凝胶为前驱体，对其进行冷冻干燥处理，得到相应的氧化石墨烯/吡咯甲醛聚合物的复合气凝胶。通过透射电子显微镜（TEM）进一步观察了该气凝胶的形貌，另外通过N2吸脱附测试对不同比例的氧化石墨烯/吡咯甲醛聚合物的复合气凝胶的孔结构进行了研究分析，发现该气凝胶具有很高的比表面积，最高值达665m2g1。此外，还对不同比例的氧化石墨烯/吡咯甲醛聚合物的复合气凝胶进行了气体吸附测试，结果表明，此类复合气凝胶在

6、273K下对二氧化碳的吸附量最高可以达到11.1wt%，在气体吸附应用方面具有优异的性能。（3）最后，以氮掺杂石墨烯气凝胶为基体，将升华硫和氮掺杂石墨烯气凝胶混合物进行热处理，使熔融态的硫渗入氮掺杂石墨烯气凝胶的孔内，制备了氮掺杂石墨烯/硫复合多孔材料。通过SEM、XRD、N2吸脱附测试、XPS、Raman分析了硫的引入对氮掺杂石墨烯气凝胶在孔结构、成分等方面的影响。该复合多孔材料的锂硫电池性能还需进一步研究，期望其能具有优异的锂硫电池性能。关键词：氧化石墨烯；石墨烯；聚合物；复合水凝胶；复合气凝胶I北京理工大学硕士学位论文AbstractThis

7、dissertationhasillustratedthesynthesis,characterizationandapplicationofnovel3Dporousmaterialsbasedongrapheneoxideandgraphene.Byutilizinggrapheneoxideasthestartingmaterial,wehavesuccessfullysynthesizedgrapheneoxide/pyrrole-formaldehydecompositehydrogelviainsitupolymerizationofp

8、yrroleandformaldehydeinthepresenceofgrapheneoxidesheetswithou