三維網(wǎng)絡(luò)狀石墨烯材料的CVD制備及其在電化學(xué)儲(chǔ)能材料中的應(yīng)用研究.pdf

1、石墨烯是由共價(jià)鍵連接為蜂窩狀結(jié)構(gòu)的碳原子組成，只有一個(gè)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(jī)械剝離法獲得獨(dú)立的石墨烯以來，因其在電學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)和機(jī)械性能等方面的優(yōu)越性能受到了極大關(guān)注。在實(shí)際應(yīng)用中，人們往往將其組裝成三維的宏觀體結(jié)構(gòu)，稱為三維石墨烯。到目前為止已經(jīng)發(fā)展了許許多多的三維石墨烯的制備方法，同時(shí)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(guān)，本論文合成了三種孔徑范圍的三維石墨烯，并對其電化學(xué)性能進(jìn)行了研究，探究了孔徑大小、孔徑分布及復(fù)合對其性能的影響。主要工作內(nèi)容如下：
　　1.三維石墨烯泡沫的合成與電化學(xué)性能的研究。本部分實(shí)驗(yàn)以商業(yè)化的泡沫鎳為模板，通過化學(xué)氣相沉積（CVD）法得到了獨(dú)立的石墨烯泡沫（GF）。GF具有超輕的質(zhì)量、優(yōu)異的導(dǎo)電性和良好的柔韌性，具有作為復(fù)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(jìn)行CNT的生長，對GF

3、的孔徑進(jìn)行填充與搭載，提高體積密度和促進(jìn)離子和電子的快速傳輸。再與金屬氧化物復(fù)合用作復(fù)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(wǎng)的調(diào)制生長與電化學(xué)性能研究。以各種目數(shù)的鎳絲網(wǎng)為原材料，構(gòu)筑了一種新型的石墨烯催化模板。鎳絲網(wǎng)經(jīng)過折疊和壓制得到致密的三維鎳絲網(wǎng)，再經(jīng)過過鎳的電鍍形成緊密交聯(lián)的三維鎳絲網(wǎng)模板。這種模板可以實(shí)現(xiàn)對孔徑和厚度的調(diào)控，從而反演其結(jié)構(gòu)的石墨烯絲網(wǎng)也具有相應(yīng)的可調(diào)控性。400

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