三維網絡狀石墨烯材料的CVD制備及其在電化學儲能材料中的應用研究.pdf

1、石墨烯是由共價鍵連接為蜂窩狀結構的碳原子組成，只有一個原子厚度，是繼碳納米管、富勒烯以來碳家族的新成員。自從2004年Geim等人通過機械剝離法獲得獨立的石墨烯以來，因其在電學、光學、熱學和機械性能等方面的優(yōu)越性能受到了極大關注。在實際應用中，人們往往將其組裝成三維的宏觀體結構，稱為三維石墨烯。到目前為止已經發(fā)展了許許多多的三維石墨烯的制備方法，同時也得到了各種形貌的三維石墨烯。而三維石墨烯的性能與其合成方法、形貌、孔徑大小及分布等密切

2、相關，本論文合成了三種孔徑范圍的三維石墨烯，并對其電化學性能進行了研究，探究了孔徑大小、孔徑分布及復合對其性能的影響。主要工作內容如下：
　　1.三維石墨烯泡沫的合成與電化學性能的研究。本部分實驗以商業(yè)化的泡沫鎳為模板，通過化學氣相沉積（CVD）法得到了獨立的石墨烯泡沫（GF）。GF具有超輕的質量、優(yōu)異的導電性和良好的柔韌性，具有作為復合電極的潛力。然而GF過大的孔徑，使其具有非常低的體積密度。我們在GF上進行CNT的生長，對GF

3、的孔徑進行填充與搭載，提高體積密度和促進離子和電子的快速傳輸。再與金屬氧化物復合用作復合電極，來提高超級電容器的體積能量密度、倍率性能和比容量。
　　2.三維石墨烯絲網的調制生長與電化學性能研究。以各種目數的鎳絲網為原材料，構筑了一種新型的石墨烯催化模板。鎳絲網經過折疊和壓制得到致密的三維鎳絲網，再經過過鎳的電鍍形成緊密交聯的三維鎳絲網模板。這種模板可以實現對孔徑和厚度的調控，從而反演其結構的石墨烯絲網也具有相應的可調控性。400

4、目的石墨烯絲網具有更高的體積密度，稱其為高密度的石墨烯絲網（HD-GMN），它具有許多優(yōu)于GF和60目及120目石墨烯絲網的性能，例如更高的密度、更高的電導率和熱導率及用于鋁離子電池時高的體積能量密度等。另外，我們對這種高密度石墨烯絲網與其他物質進行復合，得到相應的二元和三元復合結構，用作超級電容器電極。
　　3.百納米三維石墨烯纖維網的制備。我們以1060鋁為原料，制備了百納米孔徑的交聯型陽極氧化鋁（I-AAO）模板。直接以I-