石墨烯基纳米复合材料的制备与电化学性能研究应用化学专业论文.docxVIP

研究生优秀毕业论文 学位论文版权使用授权书江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊(光盘版) 学位论文版权使用授权书 江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊(光盘版) 电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、 缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致， 允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入《中国 学位论文全文数据库》并向社会提供查询，授权中国学术期刊(光盘版)电子杂 志社将本论文编入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》并向社会提供查询。 论文的公布(包括刊登)授权江苏大学研究生处办理。 本学位论文属于不必威体育官网网址∥ 学位论文作者签名：乃正遮 指导教师签名： 够年㈡日 厶If年6月r日 万方数据 江苏大学硕士学位论文捅 江苏大学硕士学位论文 捅 晏 石墨烯(graphene)及其纳米复合材料以其优异的电学、热学、光学性能，以 及较大的比表面积与独特的二维结构，成为当今科研领域研究的重点。近年来， 石墨烯被广泛应用于能源与环境方面，特别是在超级电容器、电化学催化剂等方 面显示出很好的应用前景。本论文在述评石墨烯基纳米复合材料，主要是纳米复 合材料的合成、应用以及发展趋势的基础上，系统研究了热还原氧化石墨烯 (TRGO)负载的碳包覆FeCo纳米晶、还原氧化石墨烯(RGO)负载的Mn02与 Ag纳米粒子、碳包覆Ni3S2、多孔NiC0204纳米片、多孔六边形NiC0204纳米片、 多孔C0304纳米片、CoP纳米粒子、C03ZnC微球等复合材料的合成方法、形成机 理、形貌与微结构，重点研究了复合材料在电化学超级电容器、电催化等方面的 应用。具体如下： 1．首先通过原位生长的方法将C02Fe(CN)6负载于氧化石墨(GO)表面，再 将中间产物高温煅烧成功制备出TRGO负载的氮掺杂碳包覆FeCo(FeCo-NCNS) 纳米晶复合物(FeCo．NCNS／TRG0)。利用TEM、XRD、Raman、元素分析以及 ICP．OES等对所合成产物进行表征，发现FeCo．NCNS纳米晶均匀的分布在TRGO 表面。研究表明，所合成纳米材料具有优异的铁磁性能、较高的氧还原反应催化 活性、以及明显增强的对对硝基苯酚还原反应的催化活性(反应速率常数达0．2398 min～，)。而且，复合材料的性能可以通过调节FeCo-NCNS在TRGO表面的负载量 进行调节。这种多功能复合材料在磁学、催化等领域具有潜在的应用价值。 2．通过原位生长法使得Mn02纳米粒子负载在GO表面，然后利用Ar与GO 的一步还原制备出了Ag]Mn02／RGO三元纳米复合材料。利用XRD、TEM、Raman、 x．射线光电子能谱仪(XPS)以及ICP．OES对目标产物进行表征。研究表明，Ag 和Mn02粒子均匀分布于石墨烯的表面。该复合物作为电极材料时，在扫描速率为 5 mV S‘1时的最大比电容为467．5 F g～，比Mn02／RGO二元复合物要高得多(293．2 F g叫)。而且，在前1000次循环中比电容一直增大，表明该复合物具有优异的电容 稳定性。Ag／MnOz／RGO三元纳米复合材料显著增强的电容性能主要是由于Ag粒 子的加入提高了复合物的整体导电性，促进了活性组分间电子的传输。 3．通过一种简单高效的水热合成法成功制备出RGO负载的碳包覆Ni3S2纳米 粒子(CCNS)。利用XRD、TEM、Raman以及傅里叶红外光谱仪(FT-IR)等技 术对所合成产物进行表征。研究表明，CCNS纳米粒子均匀的分布于RGO的表面。 万方数据 石墨烯基纳米复合材料的制备与电化学性能研究 石墨烯基纳米复合材料的制备与电化学性能研究 作为电极材料时，RGO／CCNS纳米粒子复合物显示出比单独的CCNS及RGO更 好的电容性能。在扫描速率为5 mv S。1时的最大比电容为860．1 F g～，在电流密度 为5Ag。时，500个循环后比电容保持率为98．6％。该复合材料显著增强的电容性 能主要归因于RGO与CCNS的协同效应，RGO的存在提高了复合物的整体导电 性与比表面积。 4．通过一种溶液反应与热退火过程相结合的方法成功制备出RGO负载的多 孔NiC0204纳米片(NCG)复合材料。利用XRD、TEM、Raman、FTIR等对合成 产物进行表征，发现NiC0204均匀的分布于RGO的表面。所合成的NCG复合材 料作为电极材料时，在电流密度为0．5 Ag_时的最大比电容为1186．3 F g～，在100 次循环后的电容保持率为97％，这些都表明所合成复合材料具有优异的电容稳定 性能。NC