三維石墨烯泡沫的制備及應用研究.pdf

1、本文系統(tǒng)開展了純石墨烯泡沫（GF）、石墨烯/鎳復合泡沫（rGO/NF）、石墨烯/二氧化錳/鎳復合泡沫（rGO/MnO2/NF）的制備及形貌、結構、基本性能的表征，同時研究了石墨烯泡沫在NO2檢測和超級電容器方面的應用。
　　首先采用自組裝法制備純石墨烯泡沫，針對還原程度問題對制備工藝進行了探討，結果表明：以氫碘酸和抗壞血酸同時為助劑進行第一次還原，接著用水合肼進行二次還原，得到還原程度較高的純石墨烯泡沫；然后對其進行SEM、EDS

2、、XRD、Raman、FT-IR表征，結果表明：該泡沫具有三維多孔結構，平均孔徑為3μm，結構表征證明了石墨烯的成功合成；進而對純石墨烯泡沫的導電性、力學性、疏水性、密度進行了測試研究，結果表明：該泡沫導電率為0.91S/cm，當泡沫應變是80％時抗壓強度是0.1MPa，接觸角是127.23°，密度是1.8×10-3g/cm3，輕到可以放在蒲公英上而不壓壞蒲公英。該泡沫對50ppm的NO2檢測靈敏度是0.85%，檢測極限濃度是24ppm

3、。
　　以氧化石墨烯溶液和鎳泡沫為原料采用自組裝溶液法制備得到rGO/NF，研究了氧化石墨烯濃度和干燥方式對石墨烯在鎳泡沫上負載方式的影響，經(jīng)SEM、EDS、XRD、Raman、FT-IR表征手段的分析，證明了石墨烯與鎳泡沫能夠有效復合，進而對泡沫的導電性和疏水性進行了分析，研究表明：石墨烯與鎳泡沫負載后力學強度和導電率得到了大幅度的提升，導電率可以達到688.11S/cm，接觸角減小到105.54°。將該復合泡沫應用到超級電容器

4、方面，研究結果表明：當氧化石墨烯的濃度是1mg/cm3并且以熱干燥方式得到的復合泡沫在5A/g的電流密度下質量比電容可以達到454F/g，500次循環(huán)后電容保持效率是86%。
　　為了進一步改善石墨烯泡沫的應用性能，將所得rGO/NF為模板用水熱法制備得到rGO/MnO2/NF，研究了水熱反應條件和原料配比對復合泡沫結構性能及應用的影響，并經(jīng)SEM、XRD、Raman、FT-IR表征手段分析證明了多孔片層結構二氧化錳在模板上的有效

5、復載，進而對泡沫的導電性、疏水性進行了分析，研究表明復合泡沫的導電率可以達到519.92S/cm，接觸角減小至93.59°，同時把復合泡沫應用在氣體檢測和超級電容器方面。結構表征及應用最終確定最佳制備工藝是：高錳酸鉀濃度2mM，鹽酸濃度0.15mM，反應溫度150℃，反應時間10h。最終得到的rGO/MnO2/NF在室溫下對50ppm的NO2檢測靈敏度是1.51%，檢測極限是17ppm，在3A/g的電流密度下質量比電容是510F/g，5