石墨烯改性及其复合材料制备与性能

发布时间：2017-09-10 15:26

  本文关键词：石墨烯改性及其复合材料制备与性能

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【摘要】：石墨烯是由碳原子紧密堆积而成的蜂窝状二维纳米材料,凭借其超大比表面积、高电导率及热导率、高强度等一系列独特性能,在电子电器、能源化工、生物医学等领域极具应用潜力,自2004年被发现以来一直备受广大科研工作者瞩目。为了充分利用石墨烯的优异性能,本论文拟通过对其进行修饰改性以制备性能良好的石墨烯复合材料,进一步拓宽石墨烯应用领域。本文主要研究内容及结果如下:1、通过原位聚合法制备聚N-异丙基丙烯酰胺/氧化石墨烯(GO)水凝胶复合材料,并采用化学还原法对其进行还原,获得聚N-异丙基丙烯酰胺/石墨烯复合水凝胶。结果表明:石墨烯的加入使凝胶的多孔结构增加,水释放通道增加。因而聚N-异丙基丙烯酰胺/石墨烯复合水凝胶显示出更高的平衡溶胀率,更快的消溶胀速度以及更敏感的温度响应性。2、采用1-芘甲醇对石墨烯进行修饰改性,通过溶液浇铸及层叠热压法制备改性石墨烯(Gr-P)/聚四氟乙烯(PVDF)复合材料。结果表明:经改性后的石墨烯能较好地分散在N,N-二甲基甲酰和PVDF基体中。同时,制备获得的Gr-P/PVDF复合材料的介电常数随石墨烯含量提高而提高。当复合材料中改性石墨烯的含量达到5wt%时,在1×10~7Hz条件下介电常数为47.6,约为PVDF纯样的10.6倍。3、采用还原石墨烯与Li_2S在NMP中充分混合制备了Li_2S/Gr复合材料,并对其进行结构和电化学性能表征。研究结果表明:Li_2S/Gr复合材料在电化学测试中表现出优异性能。在0.1 A g~(-1)电流密度下,经过长达50次的循环后,复合材料的容量仍保持在528 mA h g~(-1),与第10次循环容量(529 mA h g~(-1))相比几乎没有衰减。同时,复合材料首次活化库伦效率为50.9%,经50次循环后达到了97.6%。
【关键词】：石墨烯 改性 水凝胶 介电 锂硫电池 复合材料
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB332;TQ127.11
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-31
• 1.1 石墨烯概述11-15
• 1.1.1 石墨烯的发现11-12
• 1.1.2 石墨烯的结构与性质12-13
• 1.1.3 石墨烯的制备13-15
• 1.2 石墨烯改性15-18
• 1.2.1 共价键改性15-16
• 1.2.2 非共价键改性16-18
• 1.3 石墨烯复合材料应用18-29
• 1.3.1 智能水凝胶材料18-23
• 1.3.2 介电材料23-27
• 1.3.3 锂硫电池27-29
• 1.4 本论文研究的主要目的、意义及内容29-31
• 1.4.1 论文的主要目的及意义29-30
• 1.4.2 论文研究内容30-31
• 第二章 聚（N-异丙基丙烯酰胺）/石墨烯复合水凝胶制备及其溶胀性能31-40
• 2.1 引言31-32
• 2.2 实验部分32-34
• 2.2.1 主要原料32
• 2.2.2 实验仪器及设备32-33
• 2.2.3 材料制备33-34
• 2.2.4 性能测试与表征34
• 2.3 结果与讨论34-39
• 2.4 本章小结39-40
• 第三章 1-芘甲醇改性石墨烯及其PVDF复合材料制备与性能40-53
• 3.1 引言40-41
• 3.2 实验部分41-44
• 3.2.1 主要原料41
• 3.2.2 实验仪器及设备41-42
• 3.2.3 材料制备42-43
• 3.2.4 性能测试与表征43-44
• 3.3 结果与讨论44-52
• 3.3.1 1-芘甲醇修饰改性石墨烯结构分析（Gr-P）44-50
• 3.3.2 Gr-P/PVDF复合材料介电性能分析50-52
• 3.4 本章小结52-53
• 第四章 硫化锂/石墨烯复合材料制备及电化学性能研究53-67
• 4.1 引言53-54
• 4.2 实验部分54-57
• 4.2.1 主要原料54
• 4.2.2 实验仪器及设备54
• 4.2.3 材料制备54-56
• 4.2.4 性能测试及表征56-57
• 4.3 结果与讨论57-66
• 4.3.1 物相分析57-58
• 4.3.2 表面形貌与微结构分析58-60
• 4.3.3 元素分布分析60-61
• 4.3.4 电化学性能分析61-66
• 4.4 本章小结66-67
• 第五章 结论、创新点和展望67-69
• 5.1 结论67-68
• 5.2 创新点68
• 5.3 展望68-69
• 参考文献69-82
• 致谢82-83
• 攻读硕士学位期间发表的论文与取得的其它研究成果83

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