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《西北大学》 2011年
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石墨烯的制备及其复合电极材料储锂性能研究

同鑫  
【摘要】:石墨烯是具有二维晶体结构的材料,其优良的性能决定了其在材料学、物理学等领域具有重大的科学研究价值以及广阔的应用前景。本文使用氧化石墨热解膨胀还原的方法制备出了大比表面积石墨烯,并以此为基础研究了石墨烯及其复合材料作为锂离子电池负极材料储锂性能。 通过红外,扫描电镜、热重、元素分析等对石墨、氧化石墨、膨胀石墨烯以及还原石墨烯的微观形态以及官能团进行了研究。氧化石墨制备过程中,氧化剂用量的增加促进了氧化石墨的氧化,而粒径越小的石墨颗粒在氧化过程中越容易被氧化。膨胀石墨烯制备过程中,膨胀温度的增加并没有增加膨胀程度,而是减少了膨胀石墨烯中含氧基团的含量。高温热膨胀其实是一个热解还原的过程。使用氢气还原膨胀石墨烯时,还原温度的升高一定程度上促进了还原程度。但是500℃和700℃的还原效果类似,因此选用较低的还原温度,有利于减少能量的损耗,易于操作。 通过制备不同氧化程度的氧化石墨可以可控制备出不同层数的石墨烯。氧化程度越高,生成的石墨烯的层数越少。完全氧化的氧化石墨通过热膨胀可以制备出单层石墨烯。石墨烯材料作为锂离子电池负极材料的储锂性能受石墨烯层数影响,层数越少,其储锂空间越多,容量更高。 通过简单混合法制各了石墨烯/石墨碳复合负极材料,并研究了石墨烯/石墨碳复合材料的电化学性能。结果表明,石墨烯/石墨复合材料兼具石墨材料与石墨烯材料的优点。石墨烯的加入有利于容量的提高,而石墨碳的加入有利于平台的形成。
【学位授予单位】:西北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:O613.71

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