石墨烯及石墨烯-聚吡咯復(fù)合材料的一步電化學(xué)制備與應(yīng)用研究.pdf

1、石墨烯以其獨特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的電學(xué)、力學(xué)及熱學(xué)性能，而在各種領(lǐng)域包括光電器件、透明電極、傳感器、電容器、鋰離子電池、催化等領(lǐng)域表現(xiàn)出誘人的應(yīng)用前景；石墨烯基復(fù)合材料有望同時結(jié)合石墨烯與復(fù)合組分的固有特性，并產(chǎn)生新穎的協(xié)同效應(yīng)，因此，石墨烯及石墨烯基復(fù)合材料正吸引著越來越多科研工作者的關(guān)注。簡單、宏量制備石墨烯是石墨烯及其復(fù)合材料得以成功應(yīng)用的前提。近幾年來，石墨烯的各種制備方法相繼出現(xiàn)，其中主要有機械剝離法、化學(xué)氣相沉積法、外延生長法、氧

2、化石墨還原法等，但是各種制備石墨烯的方法都有其優(yōu)缺點，或者是產(chǎn)率低，或者是過程復(fù)雜、條件苛刻等，因此綜合各種制備方法的優(yōu)缺點，取長補短，實現(xiàn)便捷、綠色、可控制備石墨烯和石墨烯復(fù)合材料是目前石墨烯材料領(lǐng)域的一個重要課題。
　　本論文提出了一種新的綠色可控的方法-一步電化學(xué)沉積法制備石墨烯薄膜，并進一步延伸制備了石墨烯/聚吡咯復(fù)合薄膜，對所制備的材料進行了結(jié)構(gòu)與性能表征，研究了其在電化學(xué)傳感器或超級電容器中的應(yīng)用。
　　具體研究

3、內(nèi)容如下：
　　(1)一步電化學(xué)制備石墨烯薄膜及其在電化學(xué)傳感器中的應(yīng)用研究。采用Hummers方法制備出氧化石墨，將氧化石墨超聲分散在磷酸鹽緩沖溶液中，形成氧化石墨烯的膠體溶液，采用循環(huán)伏安法電解氧化石墨烯膠體溶液直接在電極表面制備石墨烯薄膜；利用掃描電鏡和透射電鏡對氧化石墨烯和石墨烯的結(jié)構(gòu)和形貌進行表征；利用循環(huán)伏安、差分脈沖伏安及電化學(xué)阻抗技術(shù)測試材料的電化學(xué)性能；優(yōu)化氧化石墨烯濃度、電沉積掃描速率及掃描圈數(shù)，結(jié)果表明，當(dāng)氧

4、化石墨烯濃度為1.0 g/L時，循環(huán)伏安電沉積掃描速度為10 mV/s和圈數(shù)為10圈的石墨烯薄膜具有較優(yōu)的電導(dǎo)性和電催化性能；構(gòu)筑基于石墨烯修飾電極的電化學(xué)傳感器，研究其對水中有機污染物的檢測，該修飾電極能夠高靈敏度、高選擇性地同時檢測對苯二酚和鄰苯二酚同分異構(gòu)體。
　　(2)一步電化學(xué)制備石墨烯/聚吡咯復(fù)合薄膜及其在超級電容器中的應(yīng)用研究。以氧化石墨烯和吡咯單體為前驅(qū)體，通過一步便捷循環(huán)伏安法制備石墨烯/聚吡咯納米復(fù)合材料，實驗

5、發(fā)現(xiàn)采用陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)能夠調(diào)控石墨烯/聚吡咯復(fù)合薄膜的形貌和結(jié)構(gòu)。探討了吡咯與氧化石墨烯的投料比和CTAB含量對石墨烯/聚吡咯的結(jié)構(gòu)以及電化學(xué)性能的影響。利用掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、拉曼光譜以及X-射線衍射技術(shù)對復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)進行表征，利用循環(huán)伏安、恒電流充放電以及電化學(xué)阻抗技術(shù)測試復(fù)合材料的電化學(xué)性能。實驗結(jié)果表明，當(dāng)吡咯與氧化石墨烯的質(zhì)量比為80:20時，形成的聚吡咯均勻覆蓋在石墨烯表面，得