石墨烯/碳纳米管复合3D膜电极制备及其在储能方面的应用

发布时间：2021-10-07 10:18

　　石墨烯和碳纳米管是碳家族中较为典型的代表,二者组成的复合材料因能够发挥其协同效应及形成良好的3D网状结构,近年来受到越来越多的科研工作者的青睐。本工作通过将氧化石墨烯（GO）和碳纳米管（CNTs）超声分散、静电喷雾成膜,继而光波还原等过程,制备出石墨烯/碳纳米管（RGO/CNTs）的复合材料,然后将其作为储能器件电极（如双电层电容器及锂离子电池）,主要内容如下:1、利用改进Hummers法将起始原料8000目石墨粉制备出氧化石墨烯乙醇悬浮液,之后称量不同质量的单壁碳纳米管将其与制备好的氧化石墨乙醇烯悬浮液在超声处理器中进行超声复合,得到三种不同比例的氧化石墨烯/碳纳米管（GO/CNTs）的复合材料,接着采用静电喷雾技术将氧化石墨烯/碳纳米管（GO/CNTs）复合材料喷涂于基底上制备氧化石墨烯/碳纳米管（GO/CNTs）复合材料薄膜,继而光波还原10分钟得到石墨烯/碳纳米管（RGO/CNTs）的3D复合薄膜。通过热重分析（TGA）、傅里叶红外分光光度计（IR）、X射线衍射仪（XRD）、X射线光电子能谱仪（XPS）、比表面及孔径分布（BET）、扫描电子显微镜（SEM）及透射电子显微镜（TE... 

【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

碳纳米管结构示意图

在实验的基础上充分了解到碳纳米管的优良性能。图 1.1 碳纳米管结构示意图1.2 石墨烯的概述石墨烯，也叫单层石墨片，是一种新型碳纳米材料，因其具有电导率、热导率、强度、透光性、超高载流子迁移率等特性[2],吸引了许多科研工作者的研究兴趣。理论上，石墨烯是除金刚石外所有碳家族中(如零维富勒烯、一维碳纳米管、三维石墨等)的基本结构组成单元[3]，完美的石墨烯是碳原子紧密堆积成的单层蜂窝状六边形单元结构，由 SP2杂化成键形成稳定的二维结构，其厚度仅有 0.34nm，碳-碳键的键长约为 0.141nm，键角 120℃，面密度为 0.77mg/m2

图 1.3 机械剥离法制备石墨烯1.4.2 外延生长法外延生长法就是在一种晶体基片上“种”出(即长出)另一种晶体的方法Berger 等人第一个对 SiC 晶体进行加热获得石墨烯[5-6]，其具体方法为：在高空、1000℃-1500℃高温条件下使碳化硅表面的硅被挥发而离开其基底，从而备出长在碳化硅上的外延生长的石墨烯。利用此种技术合成的石墨烯虽然可以得石墨烯片具有质量优良、面积较大等特点，但是在合成成本控制、石墨烯层控制、二次结晶控制生长和石墨烯转移技术等方面都存在一系列的挑战。1.4.3 化学气相沉积法化学气相沉积法(CVD)是近年来研究人员合成高质量石墨烯的一种常用术。其具体方法是：在一定条件下将气体通入反应器(如图 1.4)中，通过发生应的反应，利用生成的新物质沉积到基底的表面上从而形成薄膜。美国 J.K研究组[7]报道在 Ni 基板上以甲烷为碳的来源，H2为载体，在 900℃-1000℃下

【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯及其复合材料作为锂离子电池负极材料的研究进展[J]. 赵阳,黄英,王秋芬,王潇雅,宗蒙,何倩.  材料开发与应用. 2012(06)
[2]碳纳米管负载纳米金属氧化物的研究进展[J]. 侯珂珂,崔平.  安徽化工. 2007(03)
[3]LiFePO4/C复合正极材料的结构与性能[J]. 吕正中,周震涛.  电池. 2003(05)



本文编号：3421858