三维还原氧化石墨烯的制备及超级电容性能

以氧化石墨凝胶制备的氧化石墨烯溶胶为前驱体,一步水热法制备三维还原氧化石墨烯,采用XRD、Raman、XPS、SEM和TEM对其结构和形貌进行表征;将其作为超级电容器的电极材料时,采用直接压片法制备工作电极,在三电极体系中测试了材料的超级电容性能.结果表明:经一步水热法对氧化石墨烯溶胶进行还原处理,可去除结构中大部分的含氧官能团,所得三维还原氧化石墨烯呈多孔网状结构,层数为3～7层;比电容在0.5A·g-1的电流密度下可达294 F·g-1,且在1A·g-1电流密度下循环1000次后仍高达247 F·g-1,保持率为88.85;;欧姆电阻Rs约为0.52 Ω,界面电阻Rc约为1.53 Ω.相对于热还原法和化学还原法所制备的石墨烯材料具有更好的超级电容性能.     

模板法制备三维多孔石墨烯及其复合材料研究进展

三维多孔石墨烯及其复合材料作为一种功能材料在能量存储、光电器件、气体分离和存储、吸附和传感器等领域得到关注.模板法由于能够精确控制孔尺寸、形貌和结构得到广泛研究.综述了利用分子筛、沸石、SiO2等硬模板,胶束、乳液、嵌段共聚物等软模板以及植物、粉末冶金、原位自牺牲等非传统模板制备三维多孔石墨烯及其复合材料的方法,并分析了各种方法的优缺点及材料性能.以期为三维多孔石墨烯及其复合材料的研究提供参考.     

氧化石墨烯分散液的流变性研究

以膨胀石墨为原料,采用改进的Hummers法制备氧化石墨,使用超声分散法制备氧化石墨烯分散液.研究了固含量、pH值及柠檬酸钠的添加量对氧化石墨烯分散液流变性的影响.结果表明:随着固含量的增大,氧化石墨烯分散液由牛顿流体向假塑性流体转变;氧化石墨烯分散液在碱性范围内均有着良好的稳定性,等电位点在pH=6附近;柠檬酸钠的引入可以增大分散液的Zeta电位,降低分散液的粘度,并且在本研究中,适宜的柠檬酸钠的添加量为0.4;.     

Cu2O/还原氧化石墨烯复合材料的构筑及其在NOx气体分子检测方面的应用

采用氧化石墨(GO)为碳源,CuSO4为铜源,葡萄糖为还原剂,70℃回流,制备得到Cu2O/还原氧化石墨烯复合材料.该复合材料具有层状结构,八面体的Cu2O粒子均匀地生长在还原氧化石墨的表面.采用Cu2O/还原氧化石墨烯复合材料组装成气敏元件,在室温下对NOx气体分子进行检测,结果表明,该材料在室温下对97.0 ppm NOx有很较好的气敏响应,灵敏度为17.42;以上,响应时间为13.33 s.该传感器的最低检测浓度为0.97 ppm NOx,对NOx分子具有非常高的气敏选择性.     

TiO2/石墨烯纳米复合材料制备及其光催化性能研究

以TiCl3和氧化石墨(GO)为原料,采用简便的原位液相法制备了TiO2/石墨烯(RGO)纳米复合材料.利用XRD、SEM、XPS和UV-Vis光谱表征了其微观结构及性能,实验考察了复合材料光催化还原CO2性能,探究了其光催化反应机理.研究表明,TiO2/石墨烯纳米复合材料具有显著的光催化还原活性,光催化反应产物选择性高,反应6.0h甲醇的累积产量为3.43 mmol/L,石墨烯的协同效应提高了TiO2半导体的光催化活性和反应效率.     

石墨烯/Fe2O3纳米复合材料的制备及其储锂性能研究

采用软化学方法控制氧化石墨表面含氧官能团的数量,一步完成了石墨烯/Fe2O3纳米复合材料的控制合成.采用XRD和Raman光谱分析及TEM表征复合材料的组成、结构和微观形貌特征,并对石墨烯/Fe2O3复合负极的电化学储锂性能进行了研究.结果表明,石墨烯/Fe2O3复合材料作为锂离子电池负极材料具有较高的储锂容量和倍率性能,充放电循环性能稳定.在100 mA/g的电流密度下循环100次,可逆容量为606 mAh/g,放电效率保持在91;;在2 A/g下放电容量是其在250 mA/g下放电容量的58.2;.     

TiO_2/氧化石墨烯纳米复合物的制备及结构变化

为了探讨TiO2/氧化石墨烯纳米复合物的制备技术及产物结构的变化规律,采用微波法将钛酸丁酯引入季铵盐/氧化石墨插层复合物的层间域内,钛酸丁酯经原位水解在氧化石墨层间生成Ti(OH)4,再经焙烧处理制备TiO2/氧化石墨烯纳米复合物。采用XRD、SEM、FTIR和XPS对原料和不同阶段生成的产物的结构及变化、微观形貌、氧化官能团特征和化学键特点进行表征。结果表明,钛酸丁酯在原位水解过程中将氧化石墨剥离为氧化石墨烯;TiO2/氧化石墨烯纳米复合物中锐钛矿型TiO2的形成温度比纯TiO2的提高了约100℃;TiO2/氧化石墨烯纳米复合物中的TiO2和纯TiO2的平均晶粒尺寸都随焙烧温度的升高而增大,但前者的平均晶粒尺寸均小于相同温度焙烧处理的纯TiO2的;在TiO2/氧化石墨烯纳米复合物中氧化石墨烯与TiO2之间形成Ti-O-C键,并抑制了锐钛矿型TiO2的形成,而氧化石墨烯作为阻隔层则阻碍了锐钛矿晶粒的长大。     

Li吸附对石墨烯、BC5、C5N电学性质影响的第一性原理研究

基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法,对Li在本征石墨烯和BC5,C5N表面最稳定位置的吸附进行了结构优化,计算了本征石墨烯及BC5,C5N吸附Li前后的能带结构,态密度,电荷转移,差分电荷密度和结合能.计算结果表明,B掺杂浓度为16.67;(原子分数)时可显著提高石墨烯的Li吸附能,N掺杂浓度为16.67;(原子分数)时减弱了石墨烯的Li吸附能.吸附Li 后的graphene-Li、BC5-Li 和C5N-Li 体系均显示出金属性,巨Li 与石墨烯、BC5和C5N体系间存在离子键和共价键的混合.     

Li在石墨烯、BC7及C7N表面吸附与迁移的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理方法,本文系统研究了Li在本征石墨烯及BC7、C7N表面的吸附和迁移行为。与本征石墨烯相比,硼含量为12.5at%时提高了Li的吸附能,而氮含量为12.5at%时减弱了Li的吸附能,这归因于掺杂物种具有不同的电子结构。通过NEB方法计算了Li在本征石墨烯、BC7、C7N表面的迁移。结果表明,相比于本征石墨烯,硼含量为12.5at%的石墨烯减弱了Li的扩散,而氮含量为12.5at%的石墨烯促进了Li的扩散,有助于提高石墨烯负极材料的充放电性能。     

低熔点合金衬底上CVD法生长石墨烯

以CH4为气态碳源,不同组分的In基合金为衬底,用CVD法进行石墨烯生长的研究结果.用光学显微镜,拉曼光谱,场发射扫描电镜对生长的薄层进行了表征.结果显示在熔融态金属Cu-In合金上成功制备了石墨烯薄膜,“表面催化”型金属Cu的加入In使金属表面形核点增多,合金表面石墨烯的生长速度提高,但石墨烯质量下降;“溶解析出”型金属Ni与低熔点金属In组成的合金催化性能有明显的增强,在极短的时间内堆积成石墨“块”;金属Sn不具备明显的催化生长石墨烯的能力,导致了Sn-In合金衬底上石墨烯的生长与纯In类似,Sn的影响作用较弱.