石墨烯与石墨相氮化碳的制备及吸波性能

发布时间：2017-08-19 11:10

  本文关键词：石墨烯与石墨相氮化碳的制备及吸波性能

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【摘要】：吸波材料在军事上有其特殊的地位,民用也越来越多广泛。石墨烯作为一种新型的二维碳系材料,具有优异的光电性能及可调控特性,是一种非常有前景的吸波材料。石墨相氮化碳(g-C3N4)是一种类石墨结构的非金属半导体材料,带隙随其独特的结构变化而变化,赋予了其在多个领域巨大的应用潜力。本论文通过调控石墨烯与g-C3N4的微观结构对其吸波性能进行了调控。主要研究内容与实验结果如下:(1)采用改进的Hummers法制备了单层的氧化石墨烯(GO)。以GO为原料,以不同方式制备不同还原程度和形貌状态的r GO,研究了各样品的吸波性能。结果表明,不同还原程度的rGO具有不同的吸波性能,其中400℃热还原得到rGO-400的吸波性能最好,在厚度为3 mm时,RL值低于-10dB共有5.4GHz(9.5-14.9 GHz)的频宽。在频率12 GHz,rGO-400的RL反射谷值低至-39.7 dB。(2)以柠檬酸(C6H8O7?H2O)为C源,采用硼酸(H3BO3,B源)与尿素(H2NCONH2,N源)为掺杂剂制备了两种不同的石墨烯量子点BCN-GQDs、CN-GQDs。通过测试发现柠檬酸已成功碳化形成石墨结构,BCN-GQDs和CN-GQDs都有良好的荧光性能。CN-GQDs比BCN-GQDs的吸波性能要好,其反射损耗最低值-20.6 dB出现在层厚为4 mm、频率14.5 GHz时。(3)以浓KOH和不同溶剂共同作用对g-C3N4氧化剥离改性,制备出不同形貌的g-C3N4-T1,通过表征发现g-C3N4结构已被破坏性剥离,g-C3N4-T1是一种富含C、O及少量N的类似GO化合物。此外,KOH和烷基醇共同作用下得到的g-C3N4-T2引入了大量的含氧基团,测试发现得到的g-C3N4-T2的荧光效应较好,在水中的分散性好。4mm厚时,g-C3N4的最低反射损耗值-21.2 dB在频率为11.3 GHz时。
【关键词】：石墨烯 氧化石墨烯 石墨烯量子点 g-C_3N_4 吸波材料
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB34
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-23
• 1.1 引言10-11
• 1.2 石墨烯基吸波材料的概述11-16
• 1.2.1 吸波材料概述11-13
• 1.2.2 石墨烯简介13-15
• 1.2.3 石墨烯在吸波材料方面的应用15-16
• 1.3 石墨相氮化碳的制备及应用16-21
• 1.3.1 石墨相氮化碳概述16-18
• 1.3.2 g-C_3N_4的合成18-19
• 1.3.3 g-C_3N_4的应用19-20
• 1.3.4 g-C_3N_4的改性20-21
• 1.4 论文选题及主要研究内容21-23
• 第二章 实验材料及表征方法23-27
• 2.1 主要试剂及仪器设备23-25
• 2.1.1 主要试剂及原料23-24
• 2.1.2 主要实验仪器24-25
• 2.2 材料的形貌和结构表征25-26
• 2.2.1 扫描电子显微镜(SEM)25
• 2.2.2 透射电子显微镜（TEM）25
• 2.2.3 原子力显微镜 (AFM)25
• 2.2.4 X射线光电子能谱分析仪（XPS）25
• 2.2.5 X射线衍射仪（XRD）25
• 2.2.6 拉曼光谱(Raman)25-26
• 2.2.7 傅里叶变换红外光谱（FT-IR）26
• 2.2.8 固体紫外可见漫反射光谱（DRS）26
• 2.2.9 荧光（PL）光谱26
• 2.3 电磁参数测试26-27
• 第三章 热还原氧化石墨烯的制备及其吸波性能27-40
• 3.1 氧化石墨烯的制备及表征27-31
• 3.1.1 氧化石墨烯的制备27-28
• 3.1.2 氧化石墨烯的表征28-31
• 3.2 热还原氧化石墨烯的制备及其吸波性能31-39
• 3.2.1 rGO的制备31
• 3.2.2 热还原氧化石墨烯的表征31-36
• 3.2.3 还原氧化石墨烯的吸波性能研究36-39
• 3.3 本章小结39-40
• 第四章 掺杂石墨烯量子点的制备及吸波性能40-46
• 4.1 引言40
• 4.2 实验部分40
• 4.2.1 氮掺杂石墨烯量子点的制备40
• 4.2.2 硼、氮共掺杂石墨烯量子点的制备40
• 4.3 材料的表征40-44
• 4.3.1 微观结构分析40-41
• 4.3.2 化学组成及晶体结构分析41-44
• 4.4 CN-GQDs和BCN-GQDs的吸波性能研究44
• 4.5 本章小结44-46
• 第五章 石墨相氮化碳改性及其吸波性能46-64
• 5.1 引言46
• 5.2 实验部分46-47
• 5.2.1 g-C_3N_4与炭微球的复合改性制备46
• 5.2.2 g-C_3N_4碱剥离改性制备46-47
• 5.3 g-C_3N_4/C的表征47-52
• 5.3.1 炭微球凝胶的表征47-48
• 5.3.2 g-C_3N_4/C的微观形貌分析48-49
• 5.3.3 g-C_3N_4/C的物理性能分析49-51
• 5.3.4 g-C_3N_4/C的光催化性能分析51-52
• 5.4 g-C_3N_4碱剥离改性研究52-62
• 5.4.1 实验条件的选择52
• 5.4.2 g-C_3N_4-T~1的化学组成分析52-56
• 5.4.3 g-C_3N_4-T~1的微观结构分析56-58
• 5.4.4 g-C_3N_4-T~2的物理性能分析58-61
• 5.4.5 g-C_3N_4-T~2的光催化性能分析61
• 5.4.6 g-C_3N_4-T~2的吸波性能分析61-62
• 5.5 本章小结62-64
• 第六章 总结与展望64-66
• 6.1 总结64-65
• 6.2 展望65-66
• 参考文献66-73
• 致谢73-74
• 个人简历、硕士期间发表以及待发表的学术论文74

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