石墨烯基復(fù)合材料的合成及其在吸附方面和超級電容器方面的應(yīng)用.pdf

1、石墨烯是一種新穎的二維碳材料，因其獨(dú)特的蜂巢狀結(jié)構(gòu)，而具優(yōu)異的化學(xué)物理性能，例如良好的機(jī)械強(qiáng)度、優(yōu)異的導(dǎo)電性、載流子遷移率、良好的透光率。石墨烯具有非常大的比表面積，能夠提供更多的接觸面積及反應(yīng)位點(diǎn)，可以為許多化學(xué)、物理過程提供良好的輔助支撐作用。而且石墨烯可與其他納米材料進(jìn)行復(fù)合，復(fù)合材料不僅具有原來各個組份的性能，還因協(xié)同效應(yīng)可得到性能更加優(yōu)異的材料，應(yīng)用空間更加廣闊。因此，以石墨烯作為基底合成納米復(fù)合材料成為一種高效便捷的手段，以

2、此來提高材料的各方面性能，進(jìn)而提升其在環(huán)境治理、能源儲存、氣體儲存、光電探測等方面的應(yīng)用價值。本文主要研究了石墨烯與其他納米材料的復(fù)合材料的制備及其在污水處理、超級電容器這兩方面的基礎(chǔ)應(yīng)用研究。主要內(nèi)容分述如下:
　　首先是關(guān)于石墨烯基復(fù)合材料作為吸附劑在污水處理方面的應(yīng)用基礎(chǔ)研究。先通過共沉淀法得到氧化石墨烯與四氧化三鐵(Fe3O4)、埃洛石(HNT)的前驅(qū)體，再進(jìn)一步煅燒將氧化石墨烯還原，所得產(chǎn)物(FHGC)經(jīng)透射電子顯微鏡(

3、TEM)、X射線衍射(XRD)等表征手段確定三者復(fù)合成功。使用有機(jī)染料羅丹明B和無機(jī)重金屬砷離子分別模擬廢水處理中的有機(jī)、無機(jī)污染物，考察FHGC的吸附效果。結(jié)果顯示，相較于已報道的類似的復(fù)合材料，F(xiàn)HGC對有機(jī)、無機(jī)污染物都表現(xiàn)出更好的吸附性能，而且通過調(diào)節(jié)三組分的配比，可以控制吸附速度和總吸附量。以上結(jié)果證明FHGC對污染物具有良好的吸附性能，應(yīng)用前景廣闊。
　　其次是關(guān)于石墨烯基復(fù)合材料作為超級電容器材料的應(yīng)用基礎(chǔ)研究。將石

4、墨烯與有機(jī)金屬骨架(MOF)通過原位生長法得到新型的MOF/rGO復(fù)合材料。經(jīng)過XRD、拉曼光譜(RM)、X射線光電子能譜(XPS)等表征手段的測試，證明了MOF與rGO成功復(fù)合。在超級電容器測試中，該復(fù)合材料(GFCM)在0.2 A g-1恒流充放電的電流密度下，比容量達(dá)到128Fg-1。在循環(huán)伏安(CV)測試中，MOF中的兩種氧化還原活性組分都表現(xiàn)出了氧化還原峰，所得到CV曲線更近似矩形。以上電化學(xué)測試證明了GFCM在超級電容器方面