石墨烯復(fù)合化對TiO2(B)儲鋰性能和Bi2WO6光催化活性的改善及機(jī)制.pdf

1、石墨烯是繼碳納米管和富勒烯之后又一新型碳納米功能材料，具有高導(dǎo)電性能、高比表面積和高導(dǎo)熱性能等特性，在鋰離子電池和光催化技術(shù)領(lǐng)域具有重要和明確的應(yīng)用前景。為此，本文以制備高性能的鋰離子電池負(fù)極材料TiO2(B)和Bi2WO6光催化劑等為研究目標(biāo)，重點(diǎn)研究了石墨烯復(fù)合化對TiO2(B)儲鋰性能和Bi2WO6光催化特性的影響;采用XRD、SEM、TEM、AFM、BET及熱重分析等多種表征手段對所制備材料的晶體結(jié)構(gòu)、組成成分、表面形貌以及微結(jié)

2、構(gòu)等進(jìn)行研究分析。
　　首先利用改進(jìn)Hummers法成功制備了高品質(zhì)的氧化石墨烯，得到的氧化石墨烯材料具有比表面大、結(jié)構(gòu)較為規(guī)整、石墨層數(shù)少(～5層)和純度高等優(yōu)點(diǎn)。以功能化氧化石墨烯和TiO2(P25)為基礎(chǔ)原料，通過水熱法合成了一種片帶復(fù)合納米結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料(G/TiO2(B))，由一維介孔單晶TiO2(B)納米帶和2維石墨烯片復(fù)合而成，該材料結(jié)構(gòu)呈許多獨(dú)特之處，如TiO2(B)納米帶的介孔特性、1D/2D混雜結(jié)構(gòu)以及片帶緊密

3、結(jié)合等。作為鋰電池負(fù)極材料，介孔結(jié)構(gòu)TiO2(B)和獨(dú)特的片帶納米結(jié)構(gòu)可以發(fā)生協(xié)同效應(yīng):(1)添加石墨烯提高了復(fù)合材料的導(dǎo)電性能和儲鋰容量;(2) TiO2(B)納米帶的一維介孔結(jié)構(gòu)既能保證電極與電解液的充分接觸，縮短Li+擴(kuò)散距離，又能緩沖因Li+脫嵌引起的嚴(yán)重體積膨脹;(3)片帶納米結(jié)構(gòu)的高比表面提供更多的Li+附著點(diǎn)，確?？焖匐娮觽鬏斠约懊撉朵嚪磻?yīng)。G/TiO2(B)復(fù)合材料的充放電容量能穩(wěn)定的保持在600 mAhg-1左右，在0

4、.5，1和3 Ag-1電流密度下的充放電容量能達(dá)到335，280和210 mAhg-1，且當(dāng)電流密度回復(fù)到0.15 Ag-1時，兩電極充放電容量都能恢復(fù)到最初水平，表現(xiàn)優(yōu)越的反應(yīng)可逆性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
　　另外，以GO、Na2WO4、 Bi(NO3)3·5H2O為原料，采用一步水熱法制備了一種高光催化活性的Bi2WO6-石墨烯復(fù)合材料，重點(diǎn)研究了石墨烯對復(fù)合材料光催化性能的影響。研究表明，不同石墨烯含量對復(fù)合材料的光催化性能有較大影