基于石墨烯的多孔材料和電熱材料的制備及應(yīng)用研究.pdf

1、石墨烯自從2004年被成功制備后，碳單質(zhì)家族繼石墨、金剛石、富勒烯、碳納米管又多了一個成員。石墨烯是真正的單原子厚度的二維材料，它表現(xiàn)了非常優(yōu)異的力學、光學和電學性質(zhì)，所以在光電子器件、復(fù)合材料、氣體儲存和分離、傳感器、藥物載體以及清潔能源等方面有著廣泛應(yīng)用。在本論文中，我們主要就石墨烯在氣體儲存和電熱轉(zhuǎn)化方面的應(yīng)用做以研究。
　　 首先，在氬氣保護下，我們通過微波輔助還原法制備了基于石墨烯的多孔材料，并用粉末X-RD、透射電鏡

2、、掃描電鏡、熱重和拉曼光譜等對其結(jié)構(gòu)做了詳細表征。微波作用后，我們得到了無規(guī)堆疊的蓬松多孔的材料，微觀上石墨烯表面有很多褶皺，有著高達461 m2g-1。我們研究了這種材料作為吸附劑對氫氣和二氧化碳的儲存性能，在常壓下77 K其對氫氣的吸附量達0.52 wt％，如果考慮到本材料相對較低的比表面積，這是個令人鼓舞的結(jié)果；并且其初始等量吸附熱約5.3 kJ/mol，這和理論預(yù)測相符。另外這種材料有個中等的二氧化碳吸附量，在常壓下273.15

3、 K時是7.2 wt％，其等量吸附熱約為33 kJ/mol。
　　 接著，我們通過在石英和聚酰亞胺(PI)基底上旋涂氧化石墨烯水溶液，再經(jīng)過HI和退火還原，制備了基于石墨烯的電熱膜。對于沉積在石英上的石墨烯膜來說，退火對導(dǎo)電率和透光率有很大影響，這反過來又影響其潛在的應(yīng)用性。800℃退火還原的石墨烯膜在可見光區(qū)有80％的透光率和可接受的加熱性能，所以有望用作于汽車和室外顯示裝置的除霜保溫玻璃；對于900和1000℃還原的石墨烯膜