剝離重組法制備石墨烯二氧化鈦復(fù)合物(已修改)
2025-07-05 18:25 本頁面
【正文】 學(xué)校代碼：10722 學(xué)號：0808014113分類號： 密級：公開剝離重組法制備石墨烯二氧化鈦復(fù)合物Stripping method for restructuring graphite surfaces titanium dioxide pound作者姓名：邢世才專業(yè)名稱： 化學(xué)學(xué)科門類： 理學(xué)指導(dǎo)教師： 鄧玲娟提交論文日期：2012年5月成績評定：目錄 石墨烯材料簡介 石墨烯復(fù)合物的制備方法 機械剝離法 氧化石墨還原法 SiC 分解法 化學(xué)氣相沉積法 石墨烯基電源材料 石墨烯復(fù)合材料 傳感器 石墨烯晶體管 石墨烯與金屬化合物復(fù)合 石墨烯－非金屬材料復(fù)合 本課題的特色與創(chuàng)新之處文獻綜述 石墨烯復(fù)合材料的研究進展 石墨烯是由單層碳原子組成的六方蜂巢狀二維結(jié)構(gòu)，是其他維的石墨材料的基礎(chǔ)材料。它可以包裹形成零維富勒烯，卷起來形成一維碳納米管，層層堆積形成三維石墨。自從Geim等用膠帶方法制備出石墨烯以來，其就引起物理界和化學(xué)界的轟動和極大的興趣．石墨烯的這種特殊結(jié)構(gòu)，使其表現(xiàn)出一些獨特的物理性能，如室溫量子霍爾效應(yīng)、超高的電子遷移率和彈道運輸、較長的電子平均自由路徑、良好的熱傳導(dǎo)、較強的機械強度和出眾的靈活性。其優(yōu)異的性能、極大的比表面積和較低的生產(chǎn)成本（相對于碳納米管），非常適合于高性能復(fù)合材料的開發(fā)．在實際應(yīng)用中，石墨烯復(fù)合材料可以分為兩類：石墨烯/無機復(fù)合材料和石墨烯/聚合物復(fù)合材料．制備石墨烯復(fù)合材料的方法主要有兩種：先讓氧化石墨與其他材料復(fù)合，再將其中的氧化石墨還原得到石墨烯納米復(fù)合材料；或者用改性過的石墨烯與其他材料復(fù)合．這些復(fù)合材料廣泛地應(yīng)用在超級電容器、鋰電池、電催化和燃料電池等領(lǐng)域?！∈┡c金屬化合物復(fù)合 金屬化合物與石墨烯用不同方法制備復(fù)合材料，主要用于超級電容器、鋰電池等領(lǐng)域．金屬化合物包括金屬氧化物、金屬氫氧化物、金屬硫化物等。 TiO2是一種應(yīng)用廣泛的半導(dǎo)體材料，由于其成本低、穩(wěn)定性好、對人體無毒性，并具有氣敏、壓敏、光敏以及較強的光催化特性，而被廣泛應(yīng)用于傳感器、太陽能電池和光催化等領(lǐng)域．Manga等通過噴墨印刷術(shù)處理前驅(qū)溶液氧化石墨和二（２－羥基丙酸）二氫氧化二銨合鈦）制備石墨烯－TiO2光電導(dǎo)薄膜．由于這種薄膜制備的光電導(dǎo)體設(shè)備具有寬帶光電導(dǎo)性、高的光電探測能力和光導(dǎo)率，與純TiO2的光電探測器相比具有更快的光響應(yīng)。Williams等通過紫外照射TiO2懸浮液，使其釋放電子還原分散在乙醇里的氧化石墨．TiO2顆粒和石墨烯相互作用阻礙剝離石墨烯的團聚．光催化技術(shù)不僅提供了紫外輔助還原技術(shù)，而且還開創(chuàng)了制備光敏石墨烯半導(dǎo)體復(fù)合材料的新途徑．Tang等通過分子嫁接方法把化學(xué)剝離的石墨烯加入到TiO2納米顆粒薄膜中，適用于染料敏化太陽能．由于石墨烯的高電導(dǎo)性，石墨烯/TiO2復(fù)合薄膜（（177。１．１）102Ω/ｃｍ）提高了純TiO2納米顆粒薄膜（（２．１177。）１０５Ω/ｃｍ）電導(dǎo)率２個數(shù)量級．此外，基于石墨烯/TiO2復(fù)合薄膜的染料敏化太陽能的功率轉(zhuǎn)換效率（%）比純TiO2納米顆粒薄膜（％）高出５倍多，這表明了加入石墨烯能有效增強光電性能．其他的金屬化合物例如磷酸亞鐵鋰（LiFePO4）、氧化錫（SnO2）、氧化亞銅（Cu2O）、鉑（Pt、硫化鎘（CdS）與石墨烯復(fù)合材料可以用在鋰電池、電催化和傳感器等方面． 石墨烯－非金屬材料復(fù)合 Yan等由超聲波和原位還原方法制備石墨烯納米片/碳黑復(fù)合材料．微觀結(jié)構(gòu)測試表明，經(jīng)過超聲后碳黑離子沉積在納米片的邊緣表面，由原位還原沉積在納米片的基部．復(fù)合材料的電化學(xué)性能優(yōu)于純石墨烯材料，這證明作為逆電流器的碳黑粒子能確保石墨烯和由三維的石墨烯納米片碳黑混合材料提供的空曠的納米通道高的電化學(xué)利用．石墨烯/碳黑作為一種超級電容器的碳材料，在掃描速率為10ｍv/s時，比電容達175F/g比純石墨烯（）材料高．此外，％．這些都表明石墨烯碳黑是有前途的超級電容的材料． 近年來，由于石墨烯能在低填充量下能產(chǎn)生性能突破性的提高，引起了學(xué)術(shù)和工業(yè)的興趣．改性的石墨烯/氧化石墨和不同的聚合物的基質(zhì)制備納米復(fù)合材料．研究用不同的方法采用各種有機聚合物制備填滿聚合物的石墨烯納米復(fù)合材料． Zhang等在酸性條件下采用氧化石墨和苯胺單體的原位聚合制備化學(xué)修復(fù)的石墨烯PANI納米纖維復(fù)合材料，．這種研究表明，得到的高比電容和良好的循環(huán)穩(wěn)定性由石墨烯摻雜ＰＡＮＩ或者龐大的ＰＡＮＩＳ摻雜氧化石墨/石墨烯．Ｙａｎ等由原位聚合合成石墨烯/碳納米管/聚苯胺復(fù)合材料，GNS/CNT/ＰＡＮＩ復(fù)合材料在濃度為６ｍｏｌ/Ｌ的ＫＯＨ 中比電容為１０３５Ｆ/ｇ，這比石墨烯/聚苯胺低（１０４６Ｆ/ｇ），但是比純ＰＡＮＩ（115Ｆ/ｇ）和ＣＮＴ/ＰＡＮＩ（780Ｆ/ｇ）復(fù)合材料都要高，盡管加入少量的ＣＮＴＳ（質(zhì)量分?jǐn)?shù)１％）到ＧＮＳ，但還是提高了石墨烯/碳納米管/聚苯胺復(fù)合材料的循環(huán)穩(wěn)定性，這由于良好的傳導(dǎo)路徑的維持和在摻雜/去摻雜過程中電極的機械強度．相比質(zhì)量分?jǐn)?shù)５２％的ＧＮＳ/ＰＡＮＩ和質(zhì)量分?jǐn)?shù)６７％的CNT/ＰＡＮＩ復(fù)合材料，這種復(fù)合材料１０００次循環(huán)后，電容只減少最初電容量的６％．Patol等用水基于原位微乳液聚合大量的生產(chǎn)聚苯乙烯納米粒子－功能性石墨烯．聚苯乙烯實現(xiàn)石墨烯功能化是利用石墨烯平面較高的比表面積和在原位微乳液聚合的反應(yīng)物較好的親和力．在復(fù)合材料中，聚苯乙烯的熱性能隨著石墨烯的插入而提高．修復(fù)
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