金屬氧化物摻雜石墨烯復(fù)合材料的制備及儲(chǔ)氫性能研究.pdf

1、氫能因其自身的高效性和無(wú)污染性成為一種最具潛力的清潔能源,它已經(jīng)成為未來(lái)新能源發(fā)展的必然趨勢(shì),其中,氫的儲(chǔ)存是整個(gè)氫能利用的關(guān)鍵。近年來(lái),石墨烯因其大的比表面積和獨(dú)特的性能引起了世界各國(guó)的研究熱潮,人們從不同的角度研究石墨烯及其復(fù)合材料。
　　本文通過還原氧化石墨的方法制備了石墨烯,通過摻雜金屬氧化物的方法對(duì)石墨烯進(jìn)行表面修飾并對(duì)復(fù)合材料的物相組成和微觀形貌進(jìn)行表征,然后運(yùn)用電化學(xué)測(cè)試手段研究了不同金屬氧化物摻雜石墨烯納米復(fù)合材料

2、的電化學(xué)性質(zhì)。
　　1.以石墨粉為原料,采用預(yù)氧化法制備氧化石墨,然后通過超聲分散和化學(xué)還原的方法制備石墨烯。利用FT-IR和拉曼光譜分析了樣品的結(jié)構(gòu),通過SEM和TEM觀察了石墨烯的微觀形貌,利用熱重分析探討了樣品的熱穩(wěn)定性,通過恒流充放電實(shí)驗(yàn)得到石墨烯的電化學(xué)儲(chǔ)氫容量為17.64mAh/g,對(duì)應(yīng)的質(zhì)量?jī)?chǔ)氫容量為0.07wt％。
　　2.采用共沉淀的方法制備了Fe2O3/GS納米復(fù)合材料。利用XRD和拉曼光譜對(duì)其物相組成進(jìn)

3、行表征,通過SEM和TEM可以很好的觀察到樣品的微觀形貌,結(jié)果表明石墨烯表面成功負(fù)載了Fe2O3納米粒子。采用循環(huán)伏安分析發(fā)現(xiàn)Fe2O3/GS極的循環(huán)伏安曲線呈現(xiàn)出很好的矩形,充放電測(cè)試表明復(fù)合材料的儲(chǔ)氫容量遠(yuǎn)高于石墨烯的儲(chǔ)氫容量。
　　3.為了探究不同過渡金屬氧化物對(duì)石墨烯儲(chǔ)氫性能的影響,我們制備了ZnO/GS納米復(fù)合材料,對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)和形貌的分析后發(fā)現(xiàn)納米氧化鋅顆粒的粒徑大于Fe2O3,分布也沒有Fe2O3均勻。結(jié)構(gòu)決定性質(zhì),

4、對(duì)其進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試后發(fā)現(xiàn)其循環(huán)伏安曲線隨著掃描速率的增加從矩形逐漸扭曲為梭形;恒流充放電的結(jié)果表明ZnO/GS電極的循環(huán)穩(wěn)定性稍遜,放電性能雖然良好,但是仍然低于Fe2O3/GS納米復(fù)合材料。
　　4.過渡金屬氧化物在一定程度上都能提高石墨烯的儲(chǔ)氫性能,那么主族金屬氧化物會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響呢?為了探討這個(gè)問題,我們選擇MgO為研究對(duì)象,制備了MgO/GS納米復(fù)合材料,對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)和形貌表征后發(fā)現(xiàn)氧化鎂因其特殊的強(qiáng)堿性使石墨烯表面出現(xiàn)