溶液剝離石墨烯的制備及其在金屬電催化甲醇氧化和增強(qiáng)聚合物上的潛在應(yīng)用.pdf

1、石墨烯以其獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的導(dǎo)電、導(dǎo)熱和力學(xué)等性能，在電子、能源和傳感器等領(lǐng)域具有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。本論文主要研究溶液剝離石墨烯的制備以及它在無機(jī)金屬電催化甲醇氧化和增強(qiáng)聚合物材料方面的初步應(yīng)用。主要內(nèi)容包括以下幾部分:
　　1.利用Hummers法和溶液剝離法分別成功地制備了氧化石墨(GO)和溶液剝離石墨烯(PG)。通過傅立葉紅外光譜(FT-IR)、X射線衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線光電子能譜(XPS)

2、和拉曼光譜(Raman)測(cè)試手段分別對(duì)氧化石墨和溶液剝離石墨烯(PG)的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行表征。結(jié)果表明氧化石墨表面含有豐富的含氧官能團(tuán)，這有利于進(jìn)一步進(jìn)行功能化，不過含氧官能團(tuán)的存在也破壞了石墨上碳原子sp2雜化結(jié)構(gòu);而溶液剝離石墨烯的含氧官能團(tuán)少、片層薄同時(shí)結(jié)構(gòu)缺陷度低，很好地保留了石墨烯的大π共軛結(jié)構(gòu)。這種溶液剝離石墨烯特別適用于制備高性能無機(jī)金屬/金屬氧化物復(fù)合材料和高分子復(fù)合材料。
　　2.通過一種簡(jiǎn)單而有效的超臨界流體法成

3、功地把不同摩爾比的鉑、鎳金屬合金納米粒子負(fù)載在炭黑(XC-72)和溶液剝離石墨烯上。通過X射線衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線光電子能譜(XPS)和拉曼光譜(Raman)測(cè)試手段對(duì)樣品進(jìn)行表征。結(jié)果表明金屬合金超細(xì)粉粒均勻地分散在超薄石墨烯片層上。通過循環(huán)伏安法和計(jì)時(shí)電流法測(cè)試催化劑催化甲醇氧化的活性和穩(wěn)定性。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果揭示，與商業(yè)Pt/C和以炭黑為載體的催化劑相比，石墨烯為載體的催化劑催化甲醇氧化的活性和穩(wěn)定性明顯

4、更高。在所有催化劑中，Pt3Ni/PG的催化活性最高。溶液直接剝離的石墨烯為Pt等電化學(xué)催化劑的優(yōu)異載體。這一超臨界方法也可拓展到制備其它具有優(yōu)越性能的金屬或金屬氧化物/直接剝離石墨烯復(fù)合材料。
　　3.采用溶液共混和反溶劑絮凝的方法制備了一系列不同含量的溶液剝離石墨烯/聚苯乙烯復(fù)合材料。通過掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、差示掃描量熱儀(DSC)和動(dòng)態(tài)力學(xué)分析(DMA)等測(cè)試手段對(duì)樣品進(jìn)行了表征。測(cè)試結(jié)果表明