可控制备石墨烯基纳米复合材料及其特性研究

发布时间：2017-08-22 08:42

  本文关键词：可控制备石墨烯基纳米复合材料及其特性研究

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【摘要】：石墨烯,是指只具有单个碳原子厚度的二维碳材料。对其研究表明,石墨烯拥有的极佳的导电性能、更大比表面积和优良的机械性能,这些特点在石墨烯光电器件、双电层超级电容器、高性能石墨烯复合材料等不同领域有着广泛应用。为此,在本论文中:1.我们尝试在ITO玻璃基底与增益层PFO之间引入具有良好导电性能的RGO作为界面层,通过调控RGO的厚度,达到了调控器件性能的目的。通过优化RGO层的厚度,我们实现了ASE阈值从332μJ/cm2降至225μJ/cm2。器件性能提升的原因可能是RGO的引入,改善了ITO表面的粗糙度情况,减少了光散射作用,降低了ASE阈值,使器件的性能得到大幅的提升。2.我们通过流延法制备得到GO/PVA复合薄膜材料,并将制备好的复合材料和聚醚胺在90℃下快速交联,制备得到的复合材料拥有更优秀的机械性能。我们通过红外证明了C-N键的大量增加,利用XRD验证交联的效果,利用电镜观察反应前后形貌变化,证明了交联反应的发生。通过测试材料的机械性能和热稳定性,证实得到了一种机械强度高的复合材料。为石墨烯高分子复合材料的研究提供了新的想法和途径。3.我们以葡萄糖为原料,将其与氯化铵混合,在氮气保护下,通过缓慢升温至1400℃来合成三维石墨烯并原位生长聚苯胺形成三维石墨烯(3D-rGO)/聚苯胺(PANI)复合材料。本实验为制备三维石墨烯提供了一种创新性方法,不仅拓宽了石墨烯中碳的来源,也使三维石墨烯的结构更加多样化。合成出的3D-rGO/PANI复合材料不仅具有了三维石墨烯高表面积,高导电性的特点,同时也克服了聚苯胺结构通电易不稳定的缺点,在超电容方面具有较高应用价值。
【关键词】：石墨烯 石墨烯器件 复合材料 聚苯胺 超电容
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O613.71;TB33
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 专用术语注释表8-9
• 第一章 绪论9-22
• 1.1 引言9-15
• 1.1.1 碳元素简介9
• 1.1.2 石墨烯简介9-10
• 1.1.3 石墨烯的结构10
• 1.1.4 石墨烯的性质10-11
• 1.1.5 石墨烯的制备11-15
• 1.2 石墨烯应用15-21
• 1.2.1 石墨烯在光电器件方面的应用15-16
• 1.2.2 石墨烯-聚合物复合材料薄膜的应用16-18
• 1.2.3 三维石墨烯复合材料在超电容方面的应用18-21
• 1.3 本论文创新点21-22
• 第二章 通过RGO掺杂调控激光器件性能22-36
• 2.1 前言22
• 2.2 实验部分22-24
• 2.2.1 主要实验材料和试剂22-23
• 2.2.2 基片清洗基本步骤23
• 2.2.3 氧化石墨烯RGO的制备23
• 2.2.4 实验样本的制备23-24
• 2.3 基于不同衬底PFO的ASE行为表征24-27
• 2.3.1 初始PFO的光物理表征24-25
• 2.3.2 石英衬底上PFO薄膜的ASE行为的表征25-26
• 2.3.3 基于ITO玻璃基底PFO薄膜的ASE行为表征26-27
• 2.4 部分还原的GO（RGO）作为界面层27-35
• 2.4.1 RGO/EtOH溶液浓度为 0.1 mg/mL的情况27-29
• 2.4.2 RGO/EtOH溶液浓度为 0.5 mg/mL的情况29-30
• 2.4.3 RGO/EtOH溶液浓度为 1.0 mg/mL的情况30-31
• 2.4.4 RGO/EtOH溶液浓度为 2.0 mg/mL的情况31-32
• 2.4.5 RGO/EtOH溶液浓度为 4.0 mg/mL的情况32-33
• 2.4.6 RGO/EtOH溶液浓度为 6.0 mg/mL的情况33-35
• 2.4.7 小结与分析35
• 2.5 本章小结35-36
• 第三章 通过聚醚胺处理GO/PVA制备复合薄膜材料36-43
• 3.1 前言36-37
• 3.2 实验部分37-38
• 3.2.1 实验所用原料37
• 3.2.2 氧化石墨烯/聚乙烯醇复合材料的制备37-38
• 3.2.3 聚醚胺（D400）处理复合材料38
• 3.3 结果与讨论38-42
• 3.3.1 复合材料的表征手段38
• 3.3.2 复合材料的电镜表征38-39
• 3.3.3 复合材料的的FT-IR表征39-40
• 3.3.4 复合材料的XRD表征40-41
• 3.3.5 氧化石墨烯/聚醚胺（D400）复合材料的TGA表征41
• 3.3.6 氧化石墨烯/聚醚胺（D400）复合材料的机械性能表征41-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第四章 以葡萄糖为原料制备石墨烯/聚苯胺复合材料43-50
• 4.1 前言43-44
• 4.2 实验部分44-45
• 4.2.1 实验材料与设备44-45
• 4.2.2 以葡萄糖为原料制备三维石墨烯的方法45
• 4.2.3 三维石墨烯原位生长聚苯胺45
• 4.2.4 对三维石墨烯/聚苯胺复合材料进行性能表征45
• 4.3 结果与讨论45-49
• 4.3.1 三维石墨烯/聚苯胺复合材料的傅立叶变换红外光谱（FT-IR）分析46
• 4.3.2 三维石墨烯/聚苯胺复合材料的XRD分析46-47
• 4.3.3 三维石墨烯/聚苯胺复合材料形貌分析47-48
• 4.3.4 三维石墨烯/聚苯胺复合材料的电化学分析48-49
• 4.4 本章小结49-50
• 第五章 总结与展望50-51
• 参考文献51-57
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文57-58
• 附录2 攻读硕士学位期间申请的专利58-59
• 附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目59-60
• 致谢60

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