石墨烯基新型多孔碳納米材料的可控構建及性質(zhì)研究.pdf

1、由于獨特的結構和眾多優(yōu)良的性質(zhì)，石墨烯自發(fā)現(xiàn)以來受到廣泛關注，引領著碳質(zhì)納米材料科學的發(fā)展。石墨烯是由碳原子按蜂窩狀結構排列形成的二維片層，被認為是構筑其他sp2碳質(zhì)材料的基本結構單元。以石墨烯片層為基元結構的三維組裝有望在利用石墨烯微納尺度優(yōu)異性質(zhì)的同時衍生出宏觀形態(tài)上新的優(yōu)良性能，是實現(xiàn)石墨烯產(chǎn)業(yè)化應用的重要途徑。本文從這個角度出發(fā)，立足石墨烯的三維組裝，以具有豐富含氧官能團和良好水溶性的石墨烯衍生物——氧化石墨烯為源頭材料，在對水

2、熱條件下氧化石墨烯的三維組裝行為和干燥過程中溶劑與石墨烯片層相互作用深入考察的基礎上，通過三維空間中石墨烯片層的結構構建和多孔結構調(diào)控實現(xiàn)了多種石墨烯基三維多孔材料的可控制備，并進一步研究了全碳以及碳/非碳復合結構的設計組裝，同時重點考察了它們在吸附和儲能領域的應用潛力。
　　在氧化石墨烯三維組裝過程中引入富羥基鏈狀高分子聚乙烯醇連結石墨烯片層，有效減少了片層間的π-π重疊，獲得了具有獨特孔體系的大比表面積三維層次孔碳，相互貫通的

3、石墨烯三維多孔體系提供了暢通的傳質(zhì)通道和優(yōu)異的電子傳輸網(wǎng)絡，使其作為吸附劑和儲能材料表現(xiàn)出優(yōu)越的性能。
　　通過改變石墨烯基水凝膠的溶劑脫除方式，利用石墨烯的柔性特征和液態(tài)水蒸發(fā)過程中對石墨烯片層的作用調(diào)控石墨烯三維多孔網(wǎng)絡結構，在保留原有開放表面和多孔性的基礎上大幅提高了材料的密度，獲得了石墨烯基高密度多孔碳材料，將其作為超級電容器電極材料獲得了超高的體積比容量和優(yōu)異的循環(huán)及倍率性能，同時研究了不同溫度熱處理過程中高密度多孔碳材