学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

氧化石墨烯及其复合材料的制备和性能研究

作　者: 韩啸
导　师: 胡立江
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 无机化学
关键词: 氧化石墨烯 聚苯二胺 复合材料 超级电容器 POSS-NH2
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 674次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


自19世纪中期氧化石墨首次被成功制备以来,科学家对氧化石墨烯的研究就未曾停止过。相对于石墨烯来说,氧化石墨烯中大量含氧官能团的存在使之具有优异的亲水性和高度的化学可协调性,易与其他材料复合形成新型纳米复合材料。但由于氧化石墨烯本身的结构特性,它不易溶于很多常用的有机溶剂,并且失去了优异的导电性,限制了它在很多领域的应用。因此,本论文研究以氧化石墨烯为基底,通过化学方法制备出两种氧化石墨烯基复合材料,测试结果表明这两种复合材料分别具有优异的电性能和热稳定性。本论文研究选用改进Hummers方法制备氧化石墨,通过超声处理将其分散于水中制备得到稳定的氧化石墨烯溶液,红外吸收光谱（FT-IR）测试结果表明氧化石墨烯样品中含有大量含氧基团,原始石墨被充分氧化,原子力显微镜（AFM）测试结果表明制备得到的氧化石墨烯样品厚度为0.9nm,可认为是单层氧化石墨烯。为了充分利用氧化石墨烯的特殊结构,以氧化石墨烯为基底,氯金酸为氧化剂,对苯二胺为单体,选用原位聚合法制备得到聚苯二胺/氧化石墨烯/金（PpPD/GO/Au）三重纳米复合材料,通过研究反应物质量比、氧化剂加入量、反应温度、反应时间对PpPD/GO/Au纳米复合材料的结构及超电容性能的影响可知,当氧化石墨烯与对苯二胺质量比为1:20,氯金酸加入量100μl,反应温度0℃,反应时间为24h时得到的PpPD/GO/Au纳米复合材料具有最优的超电容性能,比电容可达到237.5F/g,相对于纯组分聚苯二胺的比电容（11.25F/g）有了大幅提高,肯定了复合材料体系中金纳米粒子引入的积极意义,表明该种复合材料可以有效应用于超级电容器电极材料。在此基础上,以制备得到的氧化石墨烯样品为基底,有机无机杂化材料POSS-NH2为原料,通过化学方法合成了POSS-NHCO-GO纳米复合材料,红外吸收光谱（FT-IR）、X射线衍射能谱（XRD）的测试结果表明这两种反应物通过共价键接枝成功,复合材料的N2吸附/脱附等温线的测试结果显示,该种复合材料具有多维孔结构,且孔径分布较为分散。同时分析样品的热分析曲线（TG）可知,相比于原料氧化石墨烯和POSS-NH2,POSS-NHCO-GO复合材料的热稳定性大大提高。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-23
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  8-9
  1.2 石墨烯的国内外研究进展  9-13
    1.2.1 石墨烯的结构  9-10
    1.2.2 石墨烯的制备  10-12
    1.2.3 石墨烯的性能与应用  12-13
  1.3 氧化石墨烯的国内外研究进展  13-16
    1.3.1 氧化石墨烯的结构  13-14
    1.3.2 氧化石墨烯的制备  14-15
    1.3.3 氧化石墨烯的性能与应用  15-16
  1.4 石墨烯及氧化石墨烯复合材料的国内外研究进展  16-21
    1.4.1 石墨烯/氧化石墨烯-纳米粒子复合物  16-18
    1.4.2 石墨烯/氧化石墨烯-聚合物复合物  18-20
    1.4.3 石墨烯/氧化石墨烯-有机物复合物  20-21
  1.5 本论文主要研究内容  21-23
第2章 实验部分  23-28
  2.1 实验药品和仪器  23-24
  2.2 表征方法  24-25
    2.2.1 红外吸收光谱分析  24
    2.2.2 原子力显微镜分析  24
    2.2.3 X 射线粉末衍射分析  24
    2.2.4 热失重分析  24
    2.2.5 扫描电子显微镜分析  24
    2.2.6 氮气吸附-脱附分析  24
    2.2.7 电化学性能分析  24-25
  2.3 制备方法  25-28
    2.3.1 氧化石墨烯的制备  25-26
    2.3.2 聚苯二胺/氧化石墨烯/金复合材料的制备  26
    2.3.3 聚苯二胺/氧化石墨烯/金复合材料工作电极的制备  26
    2.3.4 POSS-NHCO-GO 复合材料的制备  26-28
第3章 氧化石墨烯的结构表征和热性能测试  28-32
  3.1 引言  28
  3.2 结果与讨论  28-31
    3.2.1 红外吸收光谱分析  28-29
    3.2.2 X 射线粉末衍射分析  29
    3.2.3 原子力显微镜分析  29-30
    3.2.4 热失重分析  30-31
  3.3 本章小结  31-32
第4章 聚苯二胺/氧化石墨烯/金复合材料的结构表征和电性能研究  32-47
  4.1 引言  32
  4.2 结果与讨论  32-45
    4.2.1 PpPD/GO/Au 复合材料的结构分析  32-35
    4.2.2 实验条件对PpPD/GO/Au 复合材料结构和电性能的影响  35-41
    4.2.3 PpPD/GO/Au 复合材料的热性能测试  41-42
    4.2.4 PpPD/GO/Au 复合材料的电性能测试  42-45
  4.3 本章小结  45-47
第5章 POSS-NHCO-GO 复合材料的结构表征和热稳定性能研究  47-53
  5.1 引言  47-48
  5.2 结果与讨论  48-52
    5.2.1 红外吸收光谱分析  48-49
    5.2.2 X 射线粉末衍射分析  49
    5.2.3 氮气吸附/脱附分析  49-51
    5.2.4 热失重分析  51-52
  5.3 本章小结  52-53
结论  53-54
参考文献  54-61
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  61-63
致谢  63

相似论文

  1. 长纤维增强铝基复合材料的高速弹丸撞击特性研究,TB332
  2. TZ3Y20A-SrSO4陶瓷基复合材料的制备及摩擦学性能,TB332
  3. Gr/Al-Mg复合材料抗热震与抗烧蚀性能研究,TB332
  4. (ZrB2-ZrO2)/BN复合材料的反应热压烧结及其力学性能,TB332
  5. 锂离子电池用多元Sn合金基碳复合材料的研究,TM912.9
  6. 七坐标数控纤维铺放设备的控制系统及铺放头的研制,TG659
  7. 双重/三重响应性复合微球的制备与性能研究,O631.3
  8. 新型功能化氧化石墨烯药物载体的合成及其性能研究,TQ460.4
  9. 席夫碱配合物的合成、表征及抗菌性能研究,O641.4
  10. 复合材料闭合薄壁梁的模态阻尼预测,TB33
  11. 具有形状记忆合金（SMA）纤维驱动的复合材料箱型薄壁梁的非线性变形,TB33
  12. 碳纤维表面处理及其增强环氧树脂复合材料界面性能研究,TB332
  13. 基于纳米材料修饰的过氧化氢传感器的研究,TP212.2
  14. PLLA/POSS纳米复合材料的制备及其微观结构性能的研究,R318.08
  15. 多功能Fe3O4/ZnO/SiO2纳米复合材料的制备及性能研究,TB383.1
  16. 高填充SSP等材料的PVC基柔性隔声复合材料的研究,TB34
  17. 芳纶1313织物及其增强硅橡胶复合材料的性能研究,TB332
  18. 红外炉与壁炉用轻质耐火材料的制备与性能,TQ175.1
  19. 双取代负热膨胀材料Zr1-xAlxMoW1-yVyO8及其复合材料的研究,TB34
  20. 用于电化学电容器的功能化多壁碳纳米管的制备及其性能研究,TB383.1
  21. 表面修饰石墨烯的制备及其对复合材料力学性能的影响,TB332

中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
© 2012 www.xueweilunwen.com