石墨烯及衍生物的功能化修飾與復(fù)合材料的制備及應(yīng)用探索.pdf

1、石墨烯具有獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)以及優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì),2004年被發(fā)現(xiàn)以來(lái)迅速成為了納米領(lǐng)域研究的熱點(diǎn),石墨烯及其衍生物在表面化學(xué)改性和化學(xué)能量存儲(chǔ)方面的研究吸引了越來(lái)越多的關(guān)注。
　　本研究利用石墨烯片層的化學(xué)穩(wěn)定性,使用自由基加成的方法將對(duì)苯磺酸基團(tuán)通過(guò)共價(jià)鍵接載在石墨烯片層表面,并首次作為石墨烯基固體酸催化劑進(jìn)行水解反應(yīng)的探索。分析結(jié)果顯示,磺酸根均勻地分布在石墨烯片層表面,磺酸根濃度達(dá)到2.0mmolg–1。在作為固體酸催化水解

2、反應(yīng)中時(shí),磺酸化石墨烯具有64％的轉(zhuǎn)化率,接近濃硫酸的催化活性。同時(shí),該固體酸具有可重復(fù)利用的優(yōu)點(diǎn),五次回收復(fù)用之后催化活性未發(fā)生改變。此外,通過(guò)將磺酸化石墨烯上的磺酸根還原為巰基,得到了巰基化石墨烯,利用巰基和貴金屬/金屬氧化物之間的強(qiáng)相互作用力,首次通過(guò)簡(jiǎn)單混合即可制備得到不同金屬/金屬氧化物-石墨烯復(fù)合材料。
　　以泡沫鎳為模板,通過(guò)化學(xué)氣相沉積(CVD)法合成出具有三維結(jié)構(gòu)的泡沫石墨,該新型三維材料具有電導(dǎo)率高、熱導(dǎo)率高,

3、質(zhì)量輕等特點(diǎn),在能量存儲(chǔ)方面具有廣闊的應(yīng)用前景。以泡沫石墨為模板,通過(guò)簡(jiǎn)單滴加涂布的方式將包裹有石墨烯的納米硅顆粒均勻地負(fù)載在泡沫石墨上得到三維復(fù)合材料。該復(fù)合材料能夠直接用于鋰離子電池負(fù)極,具有983mAhg–1的總質(zhì)量比容量,是目前商業(yè)化石墨鋰電池負(fù)極(244mAhg–1)的四倍。該方法制備方式簡(jiǎn)單,可規(guī)?；a(chǎn),具有替代當(dāng)前電池負(fù)極材料的前景。
　　通過(guò)水熱反應(yīng)得到氫氧化鎳/泡沫石墨復(fù)合材料,氫氧化鎳由厚度為20nm左右的納