石墨烯基金屬氫氧化物的構(gòu)建、結(jié)構(gòu)與性能的研究.pdf

1、石墨烯復(fù)合材料在催化劑載體和能量儲(chǔ)存等領(lǐng)域展現(xiàn)出優(yōu)良的性能和廣闊的應(yīng)用前景，近年來備受關(guān)注。本文以石墨烯為載體，制備得到鎂鋁雙金屬氫氧化物(LDHs)/還原氧化石墨烯復(fù)合固體堿催化劑，用羥醛縮合反應(yīng)作為探針反應(yīng)探討其催化性能;以聚苯胺修飾的氧化石墨烯為基底材料，設(shè)計(jì)合成了鈷鎳氫氧化物/聚苯胺修飾的氧化石墨烯三元復(fù)合電極材料，并進(jìn)行超級(jí)電容器性能研究。
　　（一）采用Hammer法將天然石墨氧化制備得到單層或雙層的氧化石墨烯薄層(G

2、O);再以氧化石墨烯為載體，用共沉淀法制備出鎂鋁雙金屬氫氧化物/還原氧化石墨烯復(fù)合材料（MgAl-LDH/rGO）;用高溫焙燒、水合復(fù)原制備技術(shù)得到活化的鎂鋁雙金屬氫氧化物/還原氧化石墨烯復(fù)合固體堿催化劑(R-MgAl-LDH/rGO)，并用于丙酮的自縮合反應(yīng)。研究表明:高比表面積的氧化石墨烯載體有利于分散鎂鋁水滑石片狀結(jié)構(gòu)邊緣部分的活性位點(diǎn)，使其充分暴露，而且基底與片狀結(jié)構(gòu)間存在強(qiáng)相互作用能有效提高催化劑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，同時(shí)提高了催化反

3、應(yīng)過程中電子轉(zhuǎn)移速率，因而，MgAl-LDH/rGO復(fù)合材料的催化活性優(yōu)于純MgAl-LDHs。當(dāng)鎂鋁投料比為1∶3，氧化石墨烯用量為100mL(2mol/L)時(shí)催化效果最好，丙酮在最短時(shí)間240min，達(dá)到平衡，轉(zhuǎn)化率接近100％。
　　（二）采用原位聚合方法，在氧化石墨烯表面生長聚苯胺(GP)，再以改性后的氧化石墨烯為基底材料，采用氨水共沉淀法制備得到鈷鎳氫氧化物/聚苯胺修飾的氧化石墨烯復(fù)合材料(GPCoNi)。結(jié)果表明:聚苯

4、胺修飾石墨烯的引入形成了三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，并有利于提高鈷鎳氫氧化物結(jié)構(gòu)的結(jié)晶性和穩(wěn)定性，因而，與純鈷鎳氫氧化物相比，制備的復(fù)合超級(jí)電容器電極材料表現(xiàn)出更長的放電時(shí)間和更高的比容量。選用三電極體系探討GPCoNi的儲(chǔ)能性質(zhì)，1A/g的電流密度下，比電容2757F/g;充放電循環(huán)1000次后，比電容的保持率為93.2％，具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性;以GPCoNi為正極材料，活性炭為負(fù)極，聚乙烯為固體電解質(zhì)，泡沫鎳為集流體，組裝成固態(tài)非對稱柔性超級(jí)電容