碳壳包裹金属氧化物/金属氢氧化物/金属@石墨烯复合材料的制备及性能研究

摘要

利用氧化石墨烯(GO)为前驱体，通过沉淀法合成了一系列金属氧化物/金属氢氧化物/金属-碳壳-石墨烯复合材料，并对其进行FT-IR、XRD、TEM、Raman、XPS等一系列的表征及锂离子电池和超级电容器性质测试。将复合材料用于有机染料吸附、催化分解制氢、锂离子电池、超级电容器及固体电极中，得到了较好的性质。
　　合成了镍-碳壳-石墨烯复合材料(NGC)，NGC复合材料具有超顺磁性，用于催化分解 NaBH4产氢反应，其催化制氢的速率明显提高。且自驱动催化效果较之磁子搅拌的好。NGC对于NaBH4水解反应有很高的催化活性，即使在重复使用6次的情况下，反应的速度和进行的完全程度仍没有明显减弱，这说明NGC材料对于 NaBH4水解反应的催化效果是明显的。石墨烯的引入增加了反应过程中的电子传输，提高了氢气形成速率，复合材料的催化效率得到很大的提高。将 NGC材料用于有机染料罗丹明 B的吸附反应中，其吸附比容量可达21.1 mg·g–1，一次吸附完成后经磁性分离，乙醇溶液中浸泡，自搅拌清洗后，回收的NGC仍然保持了大的吸附比容量。NGC相比于GO和rGO，NGC表现出更好的分散性和吸附能力。
　　通过化学沉积-水热-碳热组合方法制备了四氧化三铁-碳-石墨烯复合材料（FCG）。通过电性能测试结果表明，FCG复合材料在0.2 C的充放电倍率下循环300次后，仍保留549 mA·h·g–1的比电容，碳壳的加入增强了复合材料的结构稳定性，石墨烯的加入降低了材料的阻抗。
　　通过苯胺原位聚合的方法制备了氢氧化镍-聚苯胺-石墨烯复合材料（NPG），进行锂离子电池和超级电容器性质测试。电性能测试结果表明，氢氧化镍复合材料适合在低充放电倍率下工作，聚苯胺和石墨烯的加入提高了材料的导电性，降低了材料的阻抗。
　　通过苯胺原位聚合氧化的方法制备了氧化镍-氮掺杂的碳-石墨烯复合材料(NNG)，并对其进行锂离子电池和超级电容器性质测试。电性能测试结果表明，氧化镍复合材料适合在低充放电倍率下工作，氮掺杂的碳和石墨烯的加入提高了材料的导电性，材料循环稳定性仍有待提高。

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第一章 绪论

1.1 碳基材料

1.2 论文研究意义及内容

第二章 实验仪器及方法

2.1 概述

2.2 仪器药品

2.3 材料的表征技术

2.4锂离子电池性能参数指标

2.5 锂离子电池电化学性质测试

2.6 超级电容器性质测试

2.7 固体电极性质测试

2.8吸附染料罗丹明B的测试条件

2.9催化制氢性能的测试条件

第三章 超顺磁性镍-碳-石墨烯复合材料合成及污水处理、催化产氢性质

3.1引言

3.2 实验部分

3.3 结构与形貌表征

3.4 搅拌方式(自驱动搅拌与磁子搅拌)对NGC催化硼氢化钠制氢的结果与讨论

3.5 NGC复合材料吸附有机染料罗丹明B

3.6 NGC复合材料吸附不同有机染料的结果与讨论

3.7 小结

第四章 四氧化三铁-碳-石墨烯复合材料的合成及其电性能

4.1引言

4.2 实验部分

第五章 苯胺原位聚合掺杂石墨烯复合材料用于超级电容器性能

5.1引言

5.2 实验部分

第六章 氧化镍-氮掺杂碳-石墨烯复合材料锂离子电池性能

6.1引言

6.2 实验部分

参考文献

致谢

个人简历

研究生期间发表及完成的论文