石墨烯基三維層次孔碳材料的結(jié)構(gòu)優(yōu)化及其性能研究.pdf

1、由于獨(dú)特的理化性質(zhì)和廣闊的應(yīng)用前景，石墨烯自從發(fā)現(xiàn)以來(lái)一直處于碳質(zhì)納米材料科學(xué)研究的前沿領(lǐng)域。近年來(lái)，將石墨烯及其衍生材料的應(yīng)用從微觀領(lǐng)域逐漸擴(kuò)展到宏觀層面，并保持其微納尺度上的性質(zhì)已成為研究熱點(diǎn)之一。石墨烯是所有sp2雜化碳質(zhì)納米材料的基本結(jié)構(gòu)單元，以二維石墨烯片層組裝而成的石墨烯基三維層次孔碳是一種新型的宏觀形態(tài)的碳質(zhì)材料，它不僅保持了石墨烯片層獨(dú)特的理化性質(zhì)，而且具有可調(diào)控的介觀織構(gòu)和宏觀形態(tài)。因此，可控制備三維層次孔碳是實(shí)現(xiàn)石墨

2、烯材料宏觀應(yīng)用的有效途徑。
　　本文從可控制備這一角度出發(fā)，以氧化石墨烯作為主要原料，水熱法構(gòu)筑石墨烯水凝膠，通過(guò)調(diào)控水熱時(shí)間、反應(yīng)釜填充度等影響因素控制氧化石墨烯在水熱過(guò)程中的組裝行為，對(duì)所得材料進(jìn)行形貌結(jié)構(gòu)表征和電化學(xué)性能測(cè)試，研究不同水熱條件對(duì)所得材料微觀織構(gòu)的影響，進(jìn)而優(yōu)化水熱反應(yīng)條件，制備具有發(fā)達(dá)的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和良好電化學(xué)性能的層次孔碳材料。
　　研究表明石墨烯水凝膠內(nèi)部水的脫除方式會(huì)影響材料本身的孔結(jié)構(gòu)，本文將毛

3、細(xì)蒸發(fā)、冷凍干燥兩種干燥方式相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了水凝膠內(nèi)部石墨烯片層間結(jié)合水的可控脫除，通過(guò)控制水分脫除的程度來(lái)調(diào)控三維層次孔碳的孔結(jié)構(gòu)及其孔徑分布。將調(diào)控后的石墨烯基三維層次孔碳與硫復(fù)合后，調(diào)控所得最優(yōu)材料相比原石墨烯組裝體/硫正極材料具有更加優(yōu)異的限域作用并表現(xiàn)出更良好倍率性能和循環(huán)性能，為實(shí)現(xiàn)可控調(diào)控多孔碳材料的結(jié)構(gòu)提供了良好的思路。
　　在此基礎(chǔ)上，采用加壓滲濾方法在水凝膠中引入鈷源，通過(guò)毛細(xì)蒸發(fā)作用完全脫除石墨烯水凝膠內(nèi)部的水