由针状焦制备石墨烯及其性能研究

发布时间：2021-02-02 05:31

　　石墨烯是由蜂窝状晶格碳原子组成的二维结构材料。由于其优异的导电性能,独特的热学性能和光学性能以及良好的化学耐受性等将在纳米电子、能量储存和复合材料等许多领域展现出广阔的应用前景,引起社会各界的高度关注与重视。目前石墨烯大多是以天然石墨为原材料剥离制备而成的。天然石墨主要作为电极、冶炼、耐火、耐腐蚀材料等,从而使天然石墨成为具有相当战略意义的矿物。天然石墨也属于不可再生资源。随着大量天然石墨的不断开发和使用,终将会耗尽;与天然石墨相比,针状焦具有相似的层状结构,其大分子缩合芳烃晶体以层状堆积,石墨状微晶单元取向度高,杂质含量低、具有导电率高及循环性能好等优点。针对这些特点,本论文采用煤系针状焦作为原料,分别通过化学氧化还原法和直接液相剥离法制备石墨烯,并研究其吸附性能和电化学性能。（1）使用针状焦（Needle coke,简称NC）为原材料,通过氧化-剥离-热还原的实验方法成功制备了大尺寸的石墨烯RGO-NC和氧化石墨烯GO-NC。通过红外光谱（FTIR）,X射线粉末衍射（XRD）表征的结果证明针状焦制备的石墨烯与天然石墨制备的石墨烯结构相似,拉曼光谱（Raman）和X射线光电子能谱（X... 

【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 石墨烯的概述
    1.3 石墨烯的性质
    1.4 石墨烯的制备方法
        1.4.1 微机械剥离法
        1.4.2 直接液相剥离法
        1.4.3 超临界流体法
        1.4.4 氧化还原法
        1.4.5 化学气相沉积法
        1.4.6 外延生长法
        1.4.7 切割碳纳米管法
    1.5 石墨烯的应用
    1.6 针状焦的概述
    1.7 立题思路与研究内容
    1.8 拟解决的关键问题
第二章 实验与仪器
    2.1 实验仪器与试剂
        2.1.1 实验仪器
        2.1.2 实验试剂及材料
    2.2 实验表征方法简介
        2.2.1 X射线粉末衍射分析（XRD）
        2.2.2 激光拉曼光谱分析（Raman）
        2.2.3 X射线光电子能谱分析（XPS）
        2.2.4 傅立叶红外光谱分析（FTIR）
        2.2.5 紫外分光光度计分析（U-vis）
        2.2.6 扫描电子显微镜图像分析（SEM）
        2.2.7 透射电子显微镜图像分析（TEM）
        2.2.8 原子力显微镜图像分析（AFM）
    2.3 电化学性能表征
        2.3.1 电极的制备
        2.3.2 电化学性能测试
第三章 针状焦制备大尺寸石墨烯及其氧化物对孔雀石绿的吸附
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 氧化石墨烯GO-NC的制备
        3.2.2 GO-NC/PAM的制备
        3.2.3 水凝胶的吸附实验
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 FT-IR表征
        3.3.2 X射线粉末衍射分析
        3.3.3 SEM分析
        3.3.4 TEM分析
        3.3.5 AFM分析
        3.3.6 拉曼光谱分析
        3.3.7 X射线光电子能谱分析
        3.3.8 GO-NC对孔雀石绿的吸附作用
        3.3.9 GO-NC/PAM吸附动力学研究
    3.4 小结
第四章 针状焦制备石墨烯作为导电剂对活性炭电极电化学性能的影响
    4.1 前言
    4.2 实验部分
        4.2.1 碳材料的制备
        4.2.2 g-NC/AC电极的制备
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 g-NC分散液的浓度
        4.3.2 X射线粉末衍射分析
        4.3.3 Raman光谱分析
        4.3.4 结构和形貌表征
        4.3.5 X射线光电子能谱分析
        4.3.6 电化学性能表征
    4.4 小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 创新点
    5.3 工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士研究生期间发表的学术论文



本文编号：3014149