基于氧化石墨烯的宏觀體的制備、表征及相關(guān)性能研究.pdf

1、新材料區(qū)別于傳統(tǒng)材料，在某些方面有著卓越的性能。研發(fā)新材料一直是解決環(huán)境與能源問題的有效途徑。石墨烯作為近年來最熱門的新材料之一，在污水處理、能量存儲(chǔ)、光電子器件等各個(gè)領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用前景。本文從氧化石墨烯（GO）出發(fā)，制備了多種宏觀體材料，包括 GO/淀粉復(fù)合氣凝膠、超薄石墨烯薄膜以及熱收縮石墨烯氣凝膠，并對(duì)這些宏觀體材料進(jìn)行了表征以及相關(guān)性能的測(cè)試。
　　通過改進(jìn)的Hummers法制備了GO，此方法制備的GO在水溶液中具有良

2、好的分散性，我們通過掃描電鏡，透射電鏡對(duì) GO進(jìn)行了形貌分析，并通過紅外光譜分析了GO的含氧官能團(tuán)，利用熱失重曲線分析了其熱穩(wěn)定性。
　　利用淀粉跟GO的官能團(tuán)相互作用，通過淀粉發(fā)酵和加熱糊化制備了多孔的GO/淀粉氣凝膠，這種材料環(huán)保無毒且成本低廉。通過吸附實(shí)驗(yàn)測(cè)試了此種材料對(duì)水溶液中亞基甲基藍(lán)（MB）的吸附能力。并研究了溶液初始pH、吸附劑加入量、溫度、MB的初始濃度以及吸附反應(yīng)時(shí)間對(duì)吸附過程的影響。我們將所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行了熱力學(xué)

3、以及動(dòng)力學(xué)的擬合。根據(jù)Langmuir模型計(jì)算得到的最大吸附量為127.71 mg/g。熱力學(xué)研究表明此吸附過程為吸熱的自發(fā)過程。綜上所述，GO/淀粉復(fù)合氣凝膠是一種新型的生物質(zhì)吸附劑，其環(huán)保高效的特點(diǎn)表明其在污水處理方面有著很廣闊的應(yīng)用前景。
　　通過真空抽濾和化學(xué)還原制備了超薄的石墨烯薄膜，通過掃描電鏡對(duì)薄膜進(jìn)行了表面形貌的表征，薄膜表現(xiàn)出良好的柔性和強(qiáng)度。通過電化學(xué)實(shí)驗(yàn)測(cè)試了薄膜作為超級(jí)電容器電極的的性能，在2 mV/s的掃

4、速下測(cè)得比電容為215.6 F/g，循環(huán)伏安曲線和恒電流充放電曲線表明石墨烯薄膜是一種理想的雙電層電容器電極材料。同時(shí)，石墨烯薄膜也具有很好的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　制備了孔隙率較高的石墨烯氣凝膠，并通過熱收縮處理的方法使其收縮至一定體積，我們研究了熱收縮對(duì)氣凝膠的機(jī)械性能、孔結(jié)構(gòu)、電化學(xué)性能以及電毛細(xì)抽吸性能的影響。發(fā)現(xiàn)隨著熱收縮程度的增加，氣凝膠隙率減小，彈性減弱，同時(shí)其強(qiáng)度大大增加。氣凝膠的質(zhì)量比電容隨著收縮程度的增加而減小，但體