激光诱导聚合物制备三维多孔石墨烯

发布时间：2023-03-04 10:31

　　石墨烯作为一种新型碳纳米材料,具备优异的电学、光学、热学、力学特征,在柔性可穿戴器件、微型超级电容器、锂离子电池、太阳能电池和生物传感器等领域都具有极大的潜在价值,因而引起了广泛的关注。但因为制备工艺的复杂性和较高的制备成本,石墨烯的应用发展受到了很大的限制。激光工艺作为先进制造的代表,具有高效、非接触、无污染等一系列优势,将激光工艺引入到石墨烯的制备中已经成为了热门的研究方向。目前国内外学者对于激光制备石墨烯工艺的研究多集中于激光化学气相沉积(LCVD)、脉冲激光沉积(PLD)、激光还原氧化石墨烯等,这些工艺相比于传统的化学气相沉积(CVD)、机械剥离法等传统制备工艺已经取得了较为显著的进步,但仍有进一步优化的空间。为了进一步简化激光制备石墨烯的工艺方法,实现一步法制备石墨烯,本文主要研究了利用激光诱导技术制备激光诱导石墨烯(Laser induced graphene,LIG)的工艺方法。激光诱导石墨烯(LIG)的概念最早由美国莱斯大学的Jame课题组首先提出的,该石墨烯是一种三维立体结构的多孔纳米石墨烯材料,除了具备石墨烯的基本优点外,还具有更稳定的力学结构特征,在储能、柔性可穿...

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 石墨烯概述
        1.1.1 石墨烯的研究背景
        1.1.2 二维石墨烯的结构与特性
        1.1.3 三维石墨烯研究与发现
        1.1.4 石墨烯的应用前景
    1.2 常规石墨烯制备方法
        1.2.1 机械剥离法制备石墨烯
        1.2.2 化学气相沉积法制备石墨烯
        1.2.3 外延生长法制备石墨烯
        1.2.4 氧化还原法制备石墨烯
        1.2.5 液相剥离法制备石墨烯
    1.3 激光制备石墨烯
        1.3.1 脉冲激光溅射沉积石墨烯
        1.3.2 激光快速原位制备石墨烯
        1.3.3 激光还原氧化石墨烯
        1.3.4 激光辅助化学气相沉积法
    1.4 分子模拟技术
        1.4.1 分子动力学模拟
        1.4.2 反应力场(ReaxFF)
    1.5 本文研究的意义及主要内容
        1.5.1 研究意义
        1.5.2 主要研究内容
第二章 激光制备石墨烯的理论与表征
    2.1 引言
    2.2 激光诱导聚合物生成石墨烯的相变机理
        2.2.1 聚合物与激光相互作用
        2.2.2 光化学效应
        2.2.3 光热效应
        2.2.4 光物理效应
    2.3 石墨烯的表征方法介绍
        2.3.1 扫描电子显微镜
        2.3.2 X射线衍射
        2.3.3 拉曼光谱
        2.3.4 高分辨透射电子显微镜
        2.3.5 原子力显微镜
        2.3.6 X射线光电子能谱
    2.4 本章小结
第三章 激光诱导石墨烯的制备
    3.1 引言
    3.2 主要原料及实验设备
    3.3 实验方法
    3.4 结果与分析
        3.4.1 以酚醛树脂为碳源制备石墨烯
        3.4.2 以聚酰亚胺为碳源制备石墨烯
    3.5 本章小结
第四章 利用分子动力学模拟研究激光诱导制备石墨烯
    4.1 引言
    4.2 激光与材料之间的能量耦合模型
    4.3 模型与模拟方法
    4.4 结果及讨论
        4.4.1 石墨烯形成过程
        4.4.2 产物分析
    4.5 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文及其他科研成果



本文编号：3754124