柔性石墨烯复合电极的制备及其结构与性能的研究

论文摘要

自从2004年石墨烯被发现以后，科学界便掀起了关于石墨烯研究的热潮。本论文首先使用脉冲激光辅助还原的方法制备了石墨烯，并制备出柔性石墨烯薄膜，为了改善石墨烯薄膜的性能，在柔性石墨烯薄膜中掺入纳米银丝，并研究了掺杂对柔性石墨烯复合薄膜性能的影响。我们首先采用Modified Hummers法制备出氧化石墨烯，然后经过脉冲激光辅助还原法将氧化石墨烯还原，最后使用真空抽滤和纳米压印法制备出柔性石墨烯薄膜。扫描电子显微镜（SEM）图显示，天然鳞片石墨经过氧化变成氧化石墨烯后，氧化石墨烯的表面会出现褶皱，经过脉冲激光照射后的石墨烯有些卷曲并且粒径变小；X射线衍射（XRD）图显示经过激光照射后，氧化石墨烯在11.38°出现的（001）峰消失，X射线光电子能谱（XPS）显示经过激光照射后，氧化石墨烯表面的含氧基团大部分被消除，热重分析（TGA）显示激光还原氧化石墨烯的热稳定性比氧化石墨烯要强，这些都一致表明氧化石墨烯经激光照射后成功的被还原成石墨烯。电阻率测量-霍尔效应表明，柔性石墨烯薄膜的表面电阻介于2.l到840MΩ/□之间。配置石墨烯/纳米银丝浆体，采用真空抽滤法制备柔性复合电极。研究表明，加入的纳米银丝在石墨烯中起着导电通道的作用，为石墨烯复合电极电学性能的提高起到了关键性作用。除此之外，由于柔性石墨烯复合电极的特殊电化学性能，也开拓了其在超级电容方面的应用前景。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 石墨烯的结构与性质
• 1.3 还原氧化石墨烯概述
• 1.4 柔性还原氧化石墨烯复合电极的研究进展
• 1.5 柔性石墨烯电极的应用
• 1.6 研究目标
• 1.7 研究内容
• 参考文献
• 第二章 柔性石墨烯薄膜电极制备技术及性能测试方法
• 2.1 氧化石墨烯的制备
• 2.2 氧化石墨烯的还原
• 2.3 还原氧化石墨烯薄膜电极的制备
• 2.4 纳米薄膜材料表征技术
• 2.5
• 2.5.1 电学性能的测量
• 2.5.2 光学性能的测量
• 2.5.3 电化学性能的测量
• 参考文献
• 第三章 柔性还原氧化石墨烯电极的制备及其性能研究
• 3.1 氧化石墨烯的制备及分析测试
• 3.1.1 氧化石墨烯的制备方法
• 3.1.2 氧化石墨烯的分析测试方法
• 3.1.3 小结
• 3.2 氧化石墨烯的还原及分析测试
• 3.2.1 氧化石墨烯的还原方法
• 3.2.2 还原氧化石墨烯的分析测试方法
• 3.2.3 小结
• 3.3 还原氧化石墨烯薄膜电极的制备及光电性能检测
• 3.3.1 还原氧化石墨烯薄膜电极的制备方法
• 3.3.2 还原氧化石墨烯电极的光电性能检测
• 3.3.3 小结
• 参考文献
• 第四章 石墨烯/纳米银丝复合电极的制备及其性能研究
• 4.1 纳米银丝电极的制备及其性能分析
• 4.1.1 纳米银丝的制备
• 4.1.2 纳米银丝电极的制备及其光电性能
• 4.1.3 小结
• 4.2 石墨烯/纳米银丝复合电极的制备及其性能研究
• 4.2.1 石墨烯/纳米银丝复合电极的制备
• 4.2.2 石墨烯/纳米银丝复合电极的性能研究
• 4.3 小结
• 第五章 总结与展望
• 硕士期间主要研究成果
• 致谢