机械球磨法制备石墨烯量子点及其在超级电容器中的应用

发布时间：2018-01-13 20:06

本文关键词：机械球磨法制备石墨烯量子点及其在超级电容器中的应用　出处：《郑州大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：一种新型的碳纳米材料,即石墨烯量子点(GQDs),其尺寸在10 nm以下。由于GQDs显示荧光特性,因此大多数应用集中在光致发光的相关领域。在最近的研究中,由于其表面积大,因此被做成电极应用于电容器和电池方面。本文以GQDs新的制备方法为对象展开研究,以六氯苯作为碳的前驱体,采用机械球磨法制备GQDs,并对其形貌结构、电容性能等进行探索。本研究主要包括以下几个部分:第一部分,以六氯苯为原料,加入镁粉进行球磨反应。实验结果表明当球磨机的转速为180 r/min,球磨时间为16 h、金属镁粉与六氯苯的摩尔比为9:1时,得到的GQDs产率最高。通过气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对该方法的反应动力学进行探索,结果表明六氯苯的去除率与时间基本成线性关系,说明通过该法制备GQDs的反应过程符合准一级反应动力学。该制备方法鲜见文献报道,有一定创新性,通过该方法能实现对GQDs的批量生产。第二部分,通过XRD、TEM、FT-IR、XPS、Raman、Zeta电位、PL等手段对所得GQDs进行表征,结果表明该方法所制备的GQDs的平均尺寸为2.5 nm,且表面含有大量的羟基、羧基等基团,其乙醇溶液在紫外灯(365 nm)下显示蓝色荧光。将该GQDs制作成电极材料,通过循环伏安曲线、交流阻抗、恒电流充放电以及循环稳定性测试了它的电容性能。结果表明该电极材料的阻抗值为0.05Ω,在6 M的KOH电解液下,比电容为128 F/g,并具有优良的循环稳定性。第三部分,将GQDs与镍铝层状双金属氢氧化物(NiAl-LDH)通过层层自组装的方法制成复合材料GQDs@NiAl-LDH,分析了GQDs含量对复合材料电容性能的影响,实验结果表明,GQDs含量为10%时,复合材料具有最大的电容及优异的大电流充放电特性。电流密度为1 A/g时比电容为869 F/g,此外,在1 A/g下循环充放电2000次,比电容为最初的69.6%。复合材料显示出较高的比电容和优良的循环稳定性能。
[Abstract]:A new type of carbon nano - material , i.e . , graphene quantum dots ( GQDs ) , has a size of less than 10 nm . The results show that the obtained GQDs have the highest yield due to the large surface area of GQDs . At 1 A / g , the charge and discharge cycle is 2000 times and the specific capacitance is 69.6 % . The composite shows higher specific capacitance and excellent cycle stability .

【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB383.1;TM53

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