石墨烯及石墨烯基复合物的制备与表征

发布时间：2017-09-27 22:28

  本文关键词：石墨烯及石墨烯基复合物的制备与表征

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【摘要】：石墨烯具有很多超级性质,在催化、储能以及多功能复合材料等方面展现出巨大的应用前景,引起世界科学界乃至产业界的高度关注。大力开发石墨烯基复合材料在环境治理与新能源市场的应用,从而缩短石墨烯产业链建设周期,推动石墨烯量产的进程,进而逐步向高端型石墨烯基产品迈进,是加快石墨烯产业化的一个重要途径。本论文基于“针织”原理,利用超声辅助的自组装方法合成具有一种具有优异催化性能的石墨烯/二氧化锰复合物,用于处理废水中有毒有机物,表现出优异的催化性能,但催化剂分离较为困难;继而合成具有磁性的石墨烯/二氧化锰复合物不仅简化了分离过程,而且磁性粒子有助于提高催化性能。然后合成一系列氮掺杂石墨烯/二氧化锰复合物,包括氨预处理法和一步法,这些材料表现出优异的电化学性能,可用于能源存储器件的电极材料。
【关键词】：石墨烯 二氧化锰 绿色催化 电化学 超级电容器
【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ127.11
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-21
• 1.1 课题的研究背景及意义8
• 1.2 石墨烯8-10
• 1.2.1 制备方法8-9
• 1.2.2 基本性质9-10
• 1.2.3 应用范围10
• 1.3 石墨烯基复合物的研究进展10-17
• 1.3.1 石墨烯功能化10-11
• 1.3.2 石墨烯-聚合物纳米复合材料11-13
• 1.3.3 石墨烯-无机纳米复合材料13-17
• 1.4 石墨烯基复合物的应用17-20
• 1.4.1 能源存储领域17
• 1.4.2 绿色催化领域17-18
• 1.4.3 透明电极领域18-19
• 1.4.4 有机光电领域19
• 1.4.5 生物医学领域19-20
• 1.4.6 其他应用领域20
• 1.5 本论文完成的主要工作20-21
• 第二章 试剂与表征测试方法21-26
• 2.1 试剂与仪器21-22
• 2.1.1 实验试剂与耗材21-22
• 2.1.2 实验仪器22
• 2.2 材料表征方法22-24
• 2.2.1 扫描电镜 （SEM）22-23
• 2.2.2 透射电镜 （TEM）23
• 2.2.3 X射线衍射 （XRD）23
• 2.2.4 X射线光电子能谱（XPS）23
• 2.2.5 磁性测试23
• 2.2.6 比表面积测试23
• 2.2.7 元素分析23
• 2.2.8 热重分析（TGA）23-24
• 2.3 催化性能测试24
• 2.3.1 性能评价方法24
• 2.3.2 产物分析方法24
• 2.4 电化学测试24-26
• 2.4.1 工作电极的制备24
• 2.4.2 电化学测试条件24
• 2.4.3 循环伏安测试24-25
• 2.4.4 恒流充放电测试25
• 2.4.5 交流阻抗测试25-26
• 第三章 石墨烯基复合物的制备及在绿色催化中的应用26-38
• 3.1 实验部分26-27
• 3.1.1 氧化石墨烯（GO）悬浮液的制备26
• 3.1.2 羟基氧化锰（MnOOH）前驱体的制备26
• 3.1.3 二氧化锰纳米枝（MnO_2）的制备26
• 3.1.4 石墨烯-二氧化锰复合物（MnO_2/GO）的制备26-27
• 3.2 结果与讨论27-37
• 3.2.1 自组装过程分析27-28
• 3.2.2 XRD分析28-29
• 3.2.3 TGA29
• 3.2.4 XPS分析29-30
• 3.2.5 SEM和TEM分析30-32
• 3.2.6 催化性能确定32-33
• 3.2.7 催化最佳条件确定33-34
• 3.2.8 催化剂的循环使用稳定性34-36
• 3.2.9 降解产物分析36-37
• 3.3 小结37-38
• 第四章 石墨烯基磁性复合物的制备及在绿色催化中的应用38-44
• 4.1 实验部分38-39
• 4.1.1 氧化石墨烯（GO）粉末与二氧化锰（MnO_2）纳米枝的合成38
• 4.1.2 四氧化三铁（Fe_3O_4）纳米粒子的合成38
• 4.1.3 四氧化三铁-二氧化锰-石墨烯（Fe_3O_4/MnO_2@G）复合物的制备38-39
• 4.2 结果与讨论39-42
• 4.2.1 自组装过程分析39
• 4.2.2 TEM分析39-40
• 4.2.3 XRD和XPS分析40-41
• 4.2.4 催化性能确定41
• 4.2.5 催化机理讨论41-42
• 4.2.6 磁性性能确定42
• 4.3 小结42-44
• 第五章 石墨烯基复合物的制备及在能源存储中的应用（一）44-50
• 5.1 实验部分44-45
• 5.1.1 氧化石墨烯（GO）粉末的合成44
• 5.1.2 二氧化锰（MnO_2）的合成44
• 5.1.3 二氧化锰-氮掺杂石墨烯复合物（MnO_2/N-RGO）的制备44
• 5.1.4 二氧化锰-石墨烯复合物（MnO_2/RGO）的制备44-45
• 5.2 结果与讨论45-49
• 5.2.1 制备方法分析45
• 5.2.2 XRD和TGA分析45-46
• 5.2.3 XPS分析46
• 5.2.4 TEM和氮气吸附脱附分析46-47
• 5.2.5 电化学性能分析47-49
• 5.3 小结49-50
• 第六章 石墨烯基复合物的制备及在能源存储中的应用（二）50-53
• 6.1 实验部分50
• 6.1.1 氧化石墨烯（GO）粉末的合成50
• 6.1.2 二氧化锰-氮掺杂石墨烯复合物（MnO_2/N-RGO）的制备50
• 6.2 结果与讨论50-52
• 6.2.1 制备方法分析50-51
• 6.2.2 XPS和XRD分析51
• 6.2.3 电化学性能分析51-52
• 6.3 小结52-53
• 第七章 结论53-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-63
• 作者简介63
• 攻读硕士学位期间研究成果63

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