多孔石墨烯/氧化物复合材料制备及电化学性能研究
发布时间：2021-09-14 21:30
石墨烯具有独特的二维结构及优异的理化性质,是一种具备巨大应用潜力的新型纳米碳质材料。然而单一的石墨烯材料很难充分满足各个领域的应用需求,且石墨烯片层容易堆叠和团聚,制约了其实际应用的发展。通过掺杂、改性、组装和复合等手段制备石墨烯衍生物及石墨烯纳米复合物等石墨烯基材料可以丰富并优化石墨烯的性质,拓展并提升石墨烯的性能,对于促进石墨烯的实际应用具有重大意义。作为一种新型石墨烯衍生物,多孔石墨烯以其二维片状结构、超高比表面积、开放的能带间隙、丰富的活性位点等特性吸引了研究者的很大关注。本文以多孔石墨烯为研究对象,证实了催化氧化法及氢氧化钾活化法对石墨烯片层的造孔作用,发展了多种二维及三维多孔石墨烯基材料的制备方法,在此基础上研究了多孔石墨烯的形貌调控及合成机理,对产物,尤其是通过催化氧化法得到的多孔石墨烯/金属氧化物复合材料作为氧还原催化剂、超级电容器电极材料、锂离子电池负极材料、锂硫电池正极材料的应用表现进行了系统探讨。采用一步原位造孔方法制备了多孔石墨烯/Mn3O4片状复合物材料,该材料以毗邻分布的颗粒和孔洞为结构特征。以氧化石墨烯和高锰酸钾为前驱体,利用催化氧化法同步完成石墨烯片层的...
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 石墨烯及石墨烯基材料
1.2.1 石墨烯
1.2.2 石墨烯衍生物
1.3 多孔石墨烯
1.3.1 结构
1.3.2 性质
1.3.3 制备
1.4 多孔石墨烯基材料
1.4.1 多孔石墨烯衍生物
1.4.2 多孔石墨烯纳米复合物
1.5 本论文的研究目的、内容及意义
第二章 实验和表征测试方法
2.1 实验试剂及原料
2.2 材料制备所用设备
2.3 材料表征所用设备
2.4 氧化石墨及氧化石墨烯溶液的制备
2.4.1 氧化石墨
2.4.2 氧化石墨烯溶液
第三章 多孔石墨烯/Mn_3O_4纳米复合物的一步制备及其氧还原性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 多孔石墨烯/Mn_3O_4纳米复合物的一步原位制备
3.2.2 电化学性能测试
3.3 微观形貌分析及结构表征
3.4 多孔石墨烯/Mn_3O_4纳米复合物的形貌调控
3.4.1 热处理温度的影响
3.4.2 热处理时间的影响
3.4.3 锰含量的影响
3.5 多孔石墨烯/Mn_3O_4纳米复合物的电化学性能
3.5.1 氧还原催化性能
3.5.2 作为超级电容器电极材料的储能特性
3.6 本章小结
第四章 片层多孔石墨烯基三维材料的制备及电化学应用
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 制备方法
4.2.2 电化学性能测试
4.3 KOH活化三维石墨烯宏观体的结构特征分析
4.4 三维石墨烯/Mn_3O_4纳米复合物的结构特征分析
4.5 片层多孔石墨烯/Fe_2O_3三维纳米复合物的结构特征分析
4.6 片层多孔石墨烯/Fe_2O_3三维纳米复合物的氧还原催化性能
4.7 片层多孔石墨烯/Fe_2O_3三维纳米复合物作为锂电负极材料的储能特性
4.8 片层多孔石墨烯/S三维纳米复合物作为锂硫正极材料的储能特性
4.9 本章小结
第五章 石墨烯/锰复合水凝胶的制备及形成机制探讨
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 石墨烯/锰复合水凝胶的制备
5.2.2 水凝胶的形成过程中体系蒸发速率的研究方法
5.3 水凝胶的微观形貌分析
5.4 水凝胶的形成机制探讨
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 本文主要结论
6.2 本文主要创新点
6.3 今后工作展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Synthesis, Properties and Potential Applications of Porous Graphene: A Review[J]. Paola Russo,Anming Hu,Giuseppe Compagnini. Nano-Micro Letters. 2013(04)
[2]Porous graphene:Properties,preparation,and potential applications[J]. XU PengTao,YANG JiXiang,WANG KeSai,ZHOU Zhen & SHEN PanWen Key Laboratory of Advanced Energy Materials Chemistry (Ministry of Education),Institute of New Energy Material Chemistry,Computational Center for Molecular Science,College of Chemistry,Nankai University,Tianjin 300071,China. Chinese Science Bulletin. 2012(23)
本文编号：3395561
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 石墨烯及石墨烯基材料
1.2.1 石墨烯
1.2.2 石墨烯衍生物
1.3 多孔石墨烯
1.3.1 结构
1.3.2 性质
1.3.3 制备
1.4 多孔石墨烯基材料
1.4.1 多孔石墨烯衍生物
1.4.2 多孔石墨烯纳米复合物
1.5 本论文的研究目的、内容及意义
第二章 实验和表征测试方法
2.1 实验试剂及原料
2.2 材料制备所用设备
2.3 材料表征所用设备
2.4 氧化石墨及氧化石墨烯溶液的制备
2.4.1 氧化石墨
2.4.2 氧化石墨烯溶液
第三章 多孔石墨烯/Mn_3O_4纳米复合物的一步制备及其氧还原性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 多孔石墨烯/Mn_3O_4纳米复合物的一步原位制备
3.2.2 电化学性能测试
3.3 微观形貌分析及结构表征
3.4 多孔石墨烯/Mn_3O_4纳米复合物的形貌调控
3.4.1 热处理温度的影响
3.4.2 热处理时间的影响
3.4.3 锰含量的影响
3.5 多孔石墨烯/Mn_3O_4纳米复合物的电化学性能
3.5.1 氧还原催化性能
3.5.2 作为超级电容器电极材料的储能特性
3.6 本章小结
第四章 片层多孔石墨烯基三维材料的制备及电化学应用
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 制备方法
4.2.2 电化学性能测试
4.3 KOH活化三维石墨烯宏观体的结构特征分析
4.4 三维石墨烯/Mn_3O_4纳米复合物的结构特征分析
4.5 片层多孔石墨烯/Fe_2O_3三维纳米复合物的结构特征分析
4.6 片层多孔石墨烯/Fe_2O_3三维纳米复合物的氧还原催化性能
4.7 片层多孔石墨烯/Fe_2O_3三维纳米复合物作为锂电负极材料的储能特性
4.8 片层多孔石墨烯/S三维纳米复合物作为锂硫正极材料的储能特性
4.9 本章小结
第五章 石墨烯/锰复合水凝胶的制备及形成机制探讨
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 石墨烯/锰复合水凝胶的制备
5.2.2 水凝胶的形成过程中体系蒸发速率的研究方法
5.3 水凝胶的微观形貌分析
5.4 水凝胶的形成机制探讨
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 本文主要结论
6.2 本文主要创新点
6.3 今后工作展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Synthesis, Properties and Potential Applications of Porous Graphene: A Review[J]. Paola Russo,Anming Hu,Giuseppe Compagnini. Nano-Micro Letters. 2013(04)
[2]Porous graphene:Properties,preparation,and potential applications[J]. XU PengTao,YANG JiXiang,WANG KeSai,ZHOU Zhen & SHEN PanWen Key Laboratory of Advanced Energy Materials Chemistry (Ministry of Education),Institute of New Energy Material Chemistry,Computational Center for Molecular Science,College of Chemistry,Nankai University,Tianjin 300071,China. Chinese Science Bulletin. 2012(23)
本文编号：3395561
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3395561.html
