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1、基于氧化石墨烯和石墨烯的復合凝膠的制備、表征及其應用姜婷2015年1月中圖分類號：TQ028.1UDC分類號：540基于氧化石墨烯和石墨烯的復合凝膠的制備、表征及其應用作者姓名姜婷學院名稱材料學院指導教師張學同教授答辯委員會主席邵自強教授申請學位工學碩士學科專業(yè)材料科學與工程學位授予單位北京理工大學論文答辯日期2015年1月Synthesis,CharacterizationandApplicationofGrapheneOxide-basedandGraphene-basedCompositeGelCandidateName：TingJiangS
2、choolorDepartment:MaterialScienceandEngineeringFacultyMentor:Prof.XuetongZhangChair,ThesisCommittee：Prof.ZiqiangShaoDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：MaterialsScienceandEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January,2015研究成果聲明本人鄭重聲明：所提交的學位論文是我本人在
3、指導教師的指導下進行的研究工作獲得的研究成果。盡我所知，文中除特別標注和致謝的地方外，學位論文中不包含其他人已經發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得北京理工大學或其它教育機構的學位或證書所使用過的材料。與我一同工作的合作者對此研究工作所做的任何貢獻均已在學位論文中作了明確的說明并表示了謝意。特此申明。簽名：日期：北京理工大學碩士學位論文摘要本文闡述了基于氧化石墨烯和石墨烯的復合凝膠材料的制備、表征及其應用。以氧化石墨烯為原材料，通過無催化劑的原位聚合方法制備得到了氧化石墨烯/吡咯甲醛聚合物的復合水凝膠，進一步干燥得到氧化石墨烯/吡咯甲醛聚合物復合
4、氣凝膠，對以上水凝膠及氣凝膠進行了詳細的結構性能表征和氣體吸附方面的應用探究。此外，以氮摻雜石墨烯氣凝膠為基礎，制備了氮摻雜石墨烯/硫復合多孔材料（NGA/S），并研究了硫的引入對氮摻雜石墨烯氣凝膠的影響。本文的主要研究內容及結論如下：（1）首先，以吡咯、甲醛單體為原材料，在氧化石墨烯水分散液中通過原位聚合法成功制備了氧化石墨烯/吡咯甲醛聚合物復合水凝膠。分別利用掃描電子顯微鏡（SEM）、流變測試、X射線衍射（XRD）、X射線光電子能譜（XPS）、激光拉曼（Raman）、近紅外光譜（IR）等測試手段對該復合水凝膠的結構、成分、微觀形貌等性質進行了表
5、征。通過一系列控制實驗證明，在形成凝膠的過程中，氧化石墨烯不僅可以作為模版，而且可以作為催化劑促進聚合物的生成。（2）以氧化石墨烯/吡咯甲醛聚合物的復合水凝膠為前驅體，對其進行冷凍干燥處理，得到相應的氧化石墨烯/吡咯甲醛聚合物的復合氣凝膠。通過透射電子顯微鏡（TEM）進一步觀察了該氣凝膠的形貌，另外通過N2吸脫附測試對不同比例的氧化石墨烯/吡咯甲醛聚合物的復合氣凝膠的孔結構進行了研究分析，發(fā)現該氣凝膠具有很高的比表面積，最高值達665m2g?1。此外，還對不同比例的氧化石墨烯/吡咯甲醛聚合物的復合氣凝膠進行了氣體吸附測試，結果表明，此類復合氣凝膠在
6、273K下對二氧化碳的吸附量最高可以達到11.1wt%，在氣體吸附應用方面具有優(yōu)異的性能。（3）最后，以氮摻雜石墨烯氣凝膠為基體，將升華硫和氮摻雜石墨烯氣凝膠混合物進行熱處理，使熔融態(tài)的硫滲入氮摻雜石墨烯氣凝膠的孔內，制備了氮摻雜石墨烯/硫復合多孔材料。通過SEM、XRD、N2吸脫附測試、XPS、Raman分析了硫的引入對氮摻雜石墨烯氣凝膠在孔結構、成分等方面的影響。該復合多孔材料的鋰硫電池性能還需進一步研究，期望其能具有優(yōu)異的鋰硫電池性能。關鍵詞：氧化石墨烯；石墨烯；聚合物；復合水凝膠；復合氣凝膠I北京理工大學碩士學位論文AbstractThis
7、dissertationhasillustratedthesynthesis,characterizationandapplicationofnovel3Dporousmaterialsbasedongrapheneoxideandgraphene.Byutilizinggrapheneoxideasthestartingmaterial,wehavesuccessfullysynthesizedgrapheneoxide/pyrrole-formaldehydecompositehydrogelviainsitupolymerizationofp
8、yrroleandformaldehydeinthepresenceofgrapheneoxidesheetswithou
