石墨烯與一維納米材料的共組裝及超電容應(yīng)用.pdf

1、自二十世紀(jì)六十年代開(kāi)始，科學(xué)家們就開(kāi)展了對(duì)納米尺度材料的研究工作。納米尺寸下的物質(zhì)，由于其電子的波性及原子之間的相互作用力，擁有許多宏觀物質(zhì)所沒(méi)有的獨(dú)特性質(zhì)和規(guī)律。特別是其獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、熱學(xué)以及量子方面的特性成為科學(xué)家們的研究重點(diǎn)。納米材料已經(jīng)在電子材料、光學(xué)材料、催化、磁性材料、生物醫(yī)學(xué)、傳感器和人工智能等領(lǐng)域發(fā)揮了重要應(yīng)用。然而，由于單一的納米材料的性質(zhì)和功能存在一些不足，往往需要將不同組成、形狀和功能的納米材料組裝成復(fù)合

2、結(jié)構(gòu)，使其具有這些不同材料各自的優(yōu)點(diǎn)，甚至協(xié)同相互作用，以進(jìn)一步增強(qiáng)性能并拓展其應(yīng)用范圍。
　　本論文第一部分工作是合成出一維離子晶體Cd(OH)2納米線(xiàn)，并對(duì)其形貌結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征;然后通過(guò)靜電作用力將Au納米粒子成功組裝到Cd(OH)2納米線(xiàn)上得到了Cd(OH)2-AuNPs復(fù)合材料;隨后并將Cd(OH)2納米線(xiàn)與氧化石墨烯(GO)共組裝，獲得了Cd(OH)2-GO組裝結(jié)構(gòu)，并對(duì)其進(jìn)行了表征?？紤]到Cd(OH)2能與H2S發(fā)生反

3、應(yīng)生成CdS半導(dǎo)體材料，將Cd(OH)2-GO復(fù)合材料在H2S氣氛中進(jìn)行轉(zhuǎn)化得到了CdS-GO復(fù)合材料。因?yàn)镃dS是一種典型的Ⅱ-Ⅳ族化合物半導(dǎo)體，其本體帶隙約為2.4eV，具有良好的光電轉(zhuǎn)化特性，而GO是一種熱門(mén)的具有優(yōu)異電化學(xué)性能的材料，并且良好的可加工性能和水溶性，上述復(fù)合組裝結(jié)構(gòu)可望在光電化學(xué)研究方面獲得應(yīng)用。
　　第二部分工作是氧化石墨烯-單壁碳納米管復(fù)合材料的制備及其在超級(jí)電容器方面的應(yīng)用。我們以氧化石墨烯(GO)作為

4、表面活性劑分散原始的單壁碳納米管(SWNT)，采用超聲、冷凍干燥的辦法得到氧化石墨烯-單壁碳納米管復(fù)合物。利用掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線(xiàn)光電子能譜(XPS)和電化學(xué)測(cè)試對(duì)樣品的形貌、結(jié)構(gòu)、組成以及電化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行表征。結(jié)果表明:氧化石墨烯-單壁碳納米管復(fù)合物的電化學(xué)超電容性質(zhì)得到了顯著的提高，通過(guò)調(diào)節(jié)單壁碳管與GO的質(zhì)量比，發(fā)現(xiàn)SWNT含量為10％的氧化石墨烯-單壁碳納米管性能最好，在6mol·L-1的KO