新型二維碳基復合材料可控合成及其在能源材料中的應用.pdf

1、二維碳基復合材料在儲能器件方面的應用是現(xiàn)代科學研究的熱點。但目前的二維碳基復合材料的合成，可控性差，功能性差。本文主要針對兩種二維材料，石墨烯和Co(OH)2納米片,通過負載功能小分子和高分子聚合物，實現(xiàn)二維材料的可控合成和功能化，并且對這些材料進行了結構表征和性能表征。具體研究內(nèi)容為：
　?。?）合成了帶正電荷的有機小分子 NDI，通過 NDI與石墨烯間的靜電作用和π–π作用，將NDI固定在石墨烯上，制備出了石墨烯基有機復合材料

2、NDI-RGO。這既提高了NDI-RGO的導電性，也保持了其電化學活性。NDI-RGO表現(xiàn)出來較高的容量和循環(huán)穩(wěn)定性。在25 mA g-1下充放電260圈后仍能保持170 mA g-1的容量，在800 mA g-1保持53 mA g-1的容量。
　?。?）承接以上方法，合成了有機小分子PDI，利用PDI與石墨烯間的靜電作用和π–π作用，在石墨烯上負載小分子 PDI，制備出了石墨烯基有機復合材料PDI-RGO。既保留了PDI的活性位

3、點，也提高了PDI-RGO的導電性，降低了其在電解液中的溶解性。PDI-RGO表現(xiàn)出來較高的容量和循環(huán)穩(wěn)定性。在25 mA g-1下充放電100圈后仍能保持168 mA g-1的容量，在800 mA g-1保持52 mA g-1的容量。
　　（3）本文合成了一種具有二維金屬氮摻雜的介孔碳片。以Co(OH)2納米片作為實現(xiàn)介孔和二維結構的模板，聚苯胺（PANI）作為前驅體。通過聚苯胺對 Co(OH)2納米片包覆，然后對材料進行熱處理

4、，熱處理過程中，Co(OH)2納米片分解成鈷單質的小球，且依然保持二維結構，聚苯胺對 Co(OH)2納米片具有支撐和保護作用，然后利用硫酸刻蝕掉鈷單質小球，得到了金屬-氮摻雜的二維介孔碳片。我們通過改變溫度和Co(OH)2納米片/AN的比例，控制材料的氮的種類，氮的含量，孔結構，碳層厚度。結果發(fā)現(xiàn)MCN-2-800具有很高的比表面積，規(guī)則的介孔結構，高的吡啶氮和石墨化氮含量，MCN-2-800在堿性條件下表現(xiàn)出非常好的氧還原性能，起始電