石墨烯氧化鎳復(fù)合材料的制備與應(yīng)用

石墨烯/氧化鎳復(fù)合材料的制備與應(yīng)用

王鋒指導(dǎo)老師：姚亞東Text1Text2Text3Text4Text5石墨烯/氧化鎳復(fù)合材料的制備與應(yīng)用Text1Text2Text3Text4Text5Text2Text3Text4Text5石墨烯/氧化鎳復(fù)合材料的制備與應(yīng)用選題意義

石墨烯自從被發(fā)現(xiàn)就以其獨(dú)特的性能引起了世界的關(guān)注。由于石墨烯是構(gòu)成其它sp2碳材料的基本結(jié)構(gòu)單元，所以人們正嘗試著以此為基點(diǎn)構(gòu)建納米和宏觀結(jié)構(gòu)。石墨烯/金屬氧化物復(fù)合材料就是在這樣的思想指導(dǎo)下出現(xiàn)的。它兼具了石墨烯和金屬氧化物的優(yōu)點(diǎn)，有望成為未來高效能源裝置的電極材料。

石墨烯/氧化鎳（GN-NiO）復(fù)合材料就是這種復(fù)合材料的典型代表。它形成的電容來自雙電層電容和法拉第贗電容，因此在儲(chǔ)能方面前景廣闊。Text2Text3Text4Text5石墨烯/氧化鎳復(fù)合材料的制備與應(yīng)用選題意義

目前制備GN-NiO的方法所需條件較為苛刻，如水熱法需要高壓反應(yīng)釜且反應(yīng)時(shí)間長（16h），共沉淀法需加堿且需多步反應(yīng)。

這些方法制備的產(chǎn)品也存在或多或少的缺陷。如共沉淀法制備的產(chǎn)品，其微觀結(jié)構(gòu)表征顯示，氧化鎳顆粒分布不均，發(fā)生明顯的團(tuán)聚現(xiàn)象，倍率特性很差。

鑒于以上種種原因，我們提出一種反應(yīng)條件較為溫和、步驟簡單的制備方法是十分必要的。Text3Text4Text5石墨烯/氧化鎳復(fù)合材料的制備與應(yīng)用選題意義研究現(xiàn)狀Zhusynthetize

theRG-O/NiO

bytheprocesswhichinvolveshomogeneouscoprecipitation

ofNiCl2inasuspensionofgrapheneoxide(G-O)plateletsusingureaandsubsequentreductionoftheG-OwithhydrazinebyrefluxingtoyieldRG-OplateletsdecoratedwithNi(OH)2nanoparticles,andfinallyannealingat400?Cfor3hunderanitrogenatmospherewiththeaimofobtainingNiOparticles.Itcandeliver770F/g

specificcapacitance.Thissynthesismethodpresentsapromisinggeneralrouteforthelarge-scaleproductionofmetaloxideparticles/RG-Oplateletcompositesasenergystoragematerials.Reducedgrapheneoxide–nickeloxidecompositeashighperformanceelectrodematerialsforsupercapacitorsText3Text4Text5石墨烯/氧化鎳復(fù)合材料的制備與應(yīng)用選題意義研究現(xiàn)狀

孫峰等分別用共沉淀法和均相共生法制備出了GN-NiO復(fù)合材料，其研究結(jié)果表明用共沉淀法制備的GN-NiO復(fù)合材料與石墨烯相比，其中的褶皺已經(jīng)不明顯，但氧化鎳分散不均，且發(fā)生明顯團(tuán)聚現(xiàn)象。最大比電容為156F/g，倍率性能極差。均相共生法制備的GN-NiO粉體材料超級(jí)電容器的比電容是相應(yīng)石墨烯電容器的2倍以上，且其保持率在88%左右。在1000mA/g的電流密度下能量密度和功率密度分別達(dá)到32.8Wh/kg和983W/kg，具有優(yōu)異的長時(shí)間使用能力。Text4Text5石墨烯/氧化鎳復(fù)合材料的制備與應(yīng)用選題意義研究現(xiàn)狀研究內(nèi)容1.用共沉淀法制備GN-NiO復(fù)合材料2.通過水熱法制備GN-NiO復(fù)合材料3.通過溶液法制備GN-NiO復(fù)合材料4.三種樣品分別通過SEM、XPS、XRD、N2吸脫附表征其結(jié)構(gòu)，CV、EIS測(cè)試其電化學(xué)性能。5.比較三種制備GN-NiO復(fù)合材料方法的優(yōu)缺點(diǎn)。Text5石墨烯/氧化鎳復(fù)合材料的制備與應(yīng)用選題意義研究現(xiàn)狀研究內(nèi)容研究思路Step1：氧化還原制備氧化石墨（GO）

1gC1gNaNO3

46ml

H2SO4GO冰浴攪拌6gKMnO435℃1h80ml水95℃1h200ml水、

6mlH2O2洗滌Text5石墨烯/氧化鎳復(fù)合材料的制備與應(yīng)用選題意義研究現(xiàn)狀研究內(nèi)容研究思路Step2：共沉淀法制備GN-NiO

Text5石墨烯/氧化鎳復(fù)合材料的制備與應(yīng)用選題意義研究現(xiàn)狀研究內(nèi)容研究思路Step3：水熱法制備GN-NiO

20mgGO250mg乙酸鎳45ml乙二醇GN-NiO超聲2uL水合肼

高壓反應(yīng)釜

180℃、16h離心

洗滌Text5石墨烯/氧化鎳復(fù)合材料的制備與應(yīng)用選題意義研究現(xiàn)狀研究內(nèi)容研究思路Step4：溶液法（solutionmethod）制備GN-NiO*40mgGO、40mlDMF超聲分散

2.49g乙酸鎳Ni（CH3COO）2·2H2O

400mlDMFGN-NiO95℃5h洗滌55℃EmissiveZnO–graphenequantumdotsforwhite-light-emittingdiodesText5石墨烯/氧化鎳復(fù)合材料的制備與應(yīng)用選題意義研究現(xiàn)狀研究內(nèi)容研究思路Text5石墨烯/氧化鎳復(fù)合材料的制備與應(yīng)用選題意義研究