基于液相氧化法的石墨烯基功能材料设计

摘要

液相氧化法是制备可膨胀石墨和氧化石墨烯以及对炭材料进行修饰改性的一种重要方法。本工作基于液相氧化法对石墨粉、球磨石墨、氧化石墨等不同炭前驱体进行处理,得到具有特殊应用潜质的低维新型炭材料,并表征了其物理化学性质和应用方面的特性.本工作有助于加深研究者们对液相氧化法处理炭材料中的物理化学过程的理解,同时为低维炭材料的设计提供了一定的思路.利用液相氧化中的氧化和剪切作用,以氧化石墨为前驱体,制备了氧化石墨烯量子点和具有高度孔结构的氧化石墨烯纳米片。通过对其荧光性质的研究发现,多孔氧化石墨烯具有高达11%的荧光量子产率,经过还原后其量子产率下降为4.6%。通过对其能带结构的模拟发现,其荧光特征与表面官能团种类和结构有密切关系。基于石墨烯量子点的弱酸性和良好的水溶性等特点,利用石墨烯量子点溶液或固体复合膜作为超级电容器电解质,并发现通过碱中和的方法可有效提高电解质的离子迁移速率和离子供给能力,中和后的石墨烯量子点电解液电容器展现出良好的电化学性能。