氧化锌/氧化石墨烯的合成与性能研究

论文摘要

石墨烯是具有单原子厚度的碳原子层,C-C之间通过共价键相连,它的结构与展开的二维碳纳米管相似。氧化石墨烯（GO）具有准二维层状结构,含有大量-OH、-COOH、-C=O、环氧基等极性官能团。自2004年石墨烯问世以来,已经在诸多领域引起了广泛的关注,它们因其独特的物理化学性质显示出在光学、传感、催化和电学等领域广泛的应用前景。氧化锌是重要的宽禁带半导体材料（禁带宽度为3.37ev）,在本文中,我们将氧化锌分别与石墨烯与氧化石墨烯复合制备出性能良好的纳米复合材料。（1）先采用Hummers法制备氧化石墨,又将制备的氧化石墨采用超声波剥离法制备得到氧化石墨烯,将得到的氧化石墨烯用XRD, SEM, TEM分别进行表征。（2）用溶液热法实现了花状氧化锌在氧化石墨烯膜上的沉积,并研究了花状的氧化锌在氧化石墨烯膜上的生长机理,以及晶种,反应物浓度与反应时间对氧化锌形貌的影响,最后测定了所得复合物的荧光光谱。（3）采用电沉积法与溶液热法分别成功制备了石墨烯负载氧化锌的复合物（ZnO/G）,并用循环伏安法比较这两种情况下得到的复合材料的电容性能,把用溶液法得到的材料通过恒流充放电和循环伏安法来测它的电化学性能,结果显示,复合物ZnO/G的电容和循环性能较单纯的石墨烯大幅提高,而且该复合材料充放电的可逆性与稳定性很好。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 ZnO的性质与研究现状
• 1.1.1 ZnO的结构与基本性质
• 1.1.2 纳米ZnO材料的特性
• 1.1.3 纳米ZnO复合材料
• 1.1.4 纳米ZnO的光电性能
• 1.2 石墨烯与氧化石墨烯
• 1.2.1 石墨烯的结构和特征
• 1.2.2 氧化石墨烯的结构和特征
• 1.2.3 石墨烯及氧化石墨烯的改性
• 1.2.4 石墨烯制备方法进展
• 1.2.5 石墨烯应用研究现状
• 1.3 超级电容器概述
• 1.3.1 超级电容器的特点与分类
• 1.3.2 氧化锌/石墨烯复合材料作超级电容器的意义
• 1.4 本文研究内容
• 第二章 氧化石墨烯的制备与表征
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 化学试剂
• 2.2.2 氧化石墨烯的制备
• 2.2.3 样品表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 XRD结果
• 2.3.2 SEM
• 2.3.3 TEM
• 2.4 结论
• 第三章 花状氧化锌在氧化石墨烯膜上的沉积
• 3.1 前言
• 3.2 实验
• 3.2.1 化学试剂
• 3.2.2 实验过程
• 3.2.3 样品表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 反应物浓度的影响
• 3.3.2 晶种的影响
• 3.3.3 反应机理
• 3.3.4 XRD分析
• 3.3.5 光致发光分析
• 3.4 结论
• 第四章 氧化锌/石墨烯复合材料的合成及电化学性能
• 4.1 前言
• 4.2 实验
• 4.2.1 实验试剂与仪器
• 4.2.2 石墨烯的合成
• 4.2.3 氧化锌/石墨烯复合材料的合成
• 4.2.4 电化学性能测试
• 4.3 结果与讨论
• 4.4 总结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 研究成果
• 致谢
• 个人简介