Preparation and characterization of graphene based porous carbons for electrochemical applications.pdf

1、多孔炭材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電化學(xué)領(lǐng)域，如超級(jí)電容器，電催化傳感器及電吸附脫鹽電極材料。已經(jīng)有許多關(guān)于利用不同前驅(qū)體材料或通過不同的制備方法合成多孔炭材料的報(bào)道。在本課題中，我們探索了由交聯(lián)石墨烯得到不同前驅(qū)體材料及其對(duì)多孔炭材料結(jié)構(gòu)變化的影響，而這種影響可以使得多孔炭材料的電化學(xué)性質(zhì)（如吸附性能和傳感性能）得到增強(qiáng)。三聚氰胺和甲醛是兩種易得的富氮前驅(qū)體，可以用來合成具有多種功能性的多孔炭材料。在三聚氰胺和甲醛的濃縮液中加入石墨烯可以在得到

2、富氮多孔炭材料的同時(shí)，改善其結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能。用三聚氰胺和甲醛對(duì)不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的氧化石墨烯進(jìn)行交聯(lián)以制備石墨烯基交聯(lián)多孔炭凝膠。我們研究了石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)合氮量，BET比表面積，中孔體積的影響，特別對(duì)其作為超級(jí)電容器的電容能力的增強(qiáng)進(jìn)行了深入研究。結(jié)果表明，當(dāng)石墨烯加入量為5％時(shí)，石墨烯基交聯(lián)多孔炭凝膠的BET比表面積由88.44m2/g增大到261.33m2/g，含氮量由10.23％增大到14.29％，中孔體積由0.18cm3/g增大到

3、0.36 cm3/g,并且比電容得到了顯著的改善，由原來的62.13F/g增大到313.24F/g。此外，本課題研究了冷凍干燥過程對(duì)石墨烯基交聯(lián)多孔炭凝膠的影響和碳材料基體中氮元素的含量以及其在提高電容性能方面的作用。
　　近年來，在石墨烯和導(dǎo)電高聚物上沉積銅納米顆粒以制備無酶多孔炭材料傳感器并用于電化學(xué)傳感和檢測葡萄糖，引起了研究者們的極大興趣。在第二部分，研究并制備了一種基于多孔炭材料的新型無酶載銅納米粒子的間苯二酚糠醛交聯(lián)石

4、墨烯的葡萄糖傳感器，并且該快速熱還原制備方法可在十五分鐘內(nèi)完成。在本部分，研究了硝酸銅溶液濃度對(duì)銅納米粒子形狀，大小和含量的影響。并在循環(huán)伏安法傳感和檢測中，對(duì)石墨烯的作用以及銅納米粒子含量的協(xié)同作用進(jìn)行了系統(tǒng)研究。在從0.30μM到30.0μM的濃度范圍內(nèi)，三種合不同量銅納米粒子的電極都表現(xiàn)出對(duì)葡萄糖的協(xié)同檢測作用。
　　第三部分用氫氧化鉀活化椰子殼活性炭制備多種具有不同比表面積的多孔炭材料。在本節(jié)中，對(duì)氫氧化鉀濃度的影響進(jìn)行了

5、研究，并與最終形成不同官能團(tuán)、孔徑分布、BET比表面積和不同多孔炭材料電極對(duì)氯化鈉脫鹽性能進(jìn)行全面關(guān)聯(lián)測試。用0.05M、0.1M、0.2M、和0.5M的氫氧化鉀溶液進(jìn)行活化，得到的活性炭的比表面積分別為909.21m2/g、703.47m2/g、647.32 m2/g和601.14 m2/g。直流充放電下，對(duì)濃度值為2922 mg/L的氯化鈉溶液，對(duì)應(yīng)的最高的吸附值次序分別為21mgg-1、15mg g-1、16mg g-1和21mg