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1、基于氧化石墨烯和石墨烯的復(fù)合凝膠的制備、表征及其應(yīng)用姜婷2015年1月中圖分類號(hào)：TQ028.1UDC分類號(hào)：540基于氧化石墨烯和石墨烯的復(fù)合凝膠的制備、表征及其應(yīng)用作者姓名姜婷學(xué)院名稱材料學(xué)院指導(dǎo)教師張學(xué)同教授答辯委員會(huì)主席邵自強(qiáng)教授申請(qǐng)學(xué)位工學(xué)碩士學(xué)科專業(yè)材料科學(xué)與工程學(xué)位授予單位北京理工大學(xué)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(xué)位論文是我本人在
3、指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作獲得的研究成果。盡我所知，文中除特別標(biāo)注和致謝的地方外，學(xué)位論文中不包含其他人已經(jīng)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(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書所使用過的材料。與我一同工作的合作者對(duì)此研究工作所做的任何貢獻(xiàn)均已在學(xué)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(xué)碩士學(xué)位論文摘要本文闡述了基于氧化石墨烯和石墨烯的復(fù)合凝膠材料的制備、表征及其應(yīng)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(fù)合水凝膠，進(jìn)一步干燥得到氧化石墨烯/吡咯甲醛聚合物復(fù)合
4、氣凝膠，對(duì)以上水凝膠及氣凝膠進(jìn)行了詳細(xì)的結(jié)構(gòu)性能表征和氣體吸附方面的應(yīng)用探究。此外，以氮摻雜石墨烯氣凝膠為基礎(chǔ)，制備了氮摻雜石墨烯/硫復(fù)合多孔材料（NGA/S），并研究了硫的引入對(duì)氮摻雜石墨烯氣凝膠的影響。本文的主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)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(fù)合水凝膠。分別利用掃描電子顯微鏡（SEM）、流變測(cè)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(cè)試手段對(duì)該復(fù)合水凝膠的結(jié)構(gòu)、成分、微觀形貌等性質(zhì)進(jìn)行了表
5、征。通過一系列控制實(shí)驗(yàn)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(jìn)聚合物的生成。（2）以氧化石墨烯/吡咯甲醛聚合物的復(fù)合水凝膠為前驅(qū)體，對(duì)其進(jìn)行冷凍干燥處理，得到相應(yīng)的氧化石墨烯/吡咯甲醛聚合物的復(fù)合氣凝膠。通過透射電子顯微鏡（TEM）進(jìn)一步觀察了該氣凝膠的形貌，另外通過N2吸脫附測(cè)試對(duì)不同比例的氧化石墨烯/吡咯甲醛聚合物的復(fù)合氣凝膠的孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究分析，發(fā)現(xiàn)該氣凝膠具有很高的比表面積，最高值達(dá)665m2g?1。此外，還對(duì)不同比例的氧化石墨烯/吡咯甲醛聚合物的復(fù)合氣凝膠進(jìn)行了氣體吸附測(cè)試，結(jié)果表明，此類復(fù)合氣凝膠在
6、273K下對(duì)二氧化碳的吸附量最高可以達(dá)到11.1wt%，在氣體吸附應(yīng)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(jìn)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(nèi)，制備了氮摻雜石墨烯/硫復(fù)合多孔材料。通過SEM、XRD、N2吸脫附測(cè)試、XPS、Raman分析了硫的引入對(duì)氮摻雜石墨烯氣凝膠在孔結(jié)構(gòu)、成分等方面的影響。該復(fù)合多孔材料的鋰硫電池性能還需進(jìn)一步研究，期望其能具有優(yōu)異的鋰硫電池性能。關(guān)鍵詞：氧化石墨烯；石墨烯；聚合物；復(fù)合水凝膠；復(fù)合氣凝膠I北京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractThis
7、dissertationhasillustratedthesynthesis,characterizationandapplicationofnovel3Dporousmaterialsbasedongrapheneoxideandgraphene.Byutilizinggrapheneoxideasthestartingmaterial,wehavesuccessfullysynthesizedgrapheneoxide/pyrrole-formaldehydecompositehydrogelviainsitupolymerizationofp
8、yrroleandformaldehydeinthepresenceofgrapheneoxidesheetswithou
