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1、碩士學(xué)位論文三維石墨烯的水熱法制備及其性能研究HYDROTHERMALPREPARATIONANDPERFORMANCESTUDYOFTHREE-DIMENSIONALGRAPHENE劉鑫哈爾濱工業(yè)大學(xué)2015年6月國(guó)內(nèi)圖書分類號(hào):TB332學(xué)校代碼:10213國(guó)際圖書分類號(hào):666.3密級(jí):公開工學(xué)碩士學(xué)位論文三維石墨烯的水熱法制備及其性能研究碩士研究生：劉鑫導(dǎo)師：周玉教授申請(qǐng)學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科：材料學(xué)所在單位：材料科學(xué)與工程學(xué)院答辯日期：2015年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:TB332U
2、.D.C:666.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringHYDROTHERMALPREPARATIONANDPERFORMANCESTUDYOFTHREE-DIMENSIONALGRAPHENECandidate：LiuXinSupervisor：Prof.ZhouYuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsScienceSchoolofMaterialsScienceAffiliation
3、：andEngineeringDateofDefence：July;2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文摘要石墨烯的特殊單原子層結(jié)構(gòu)使其擁有優(yōu)異的力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)等性能。將石墨烯制成宏觀體可以將石墨烯作為納米材料的優(yōu)異性能與宏觀多孔材料的性能相結(jié)合，獲得一種低表觀密度、大比表面積、力學(xué)與電學(xué)性能獨(dú)特的新型材料，使其在電極材料、儲(chǔ)氫材料、生物傳感器、催化劑載體、納米電子器件、單分子檢測(cè)器等領(lǐng)域獲得巨大的應(yīng)用前景。本
4、文使用大尺寸氧化石墨烯作為原料實(shí)現(xiàn)三維石墨烯的自組裝。使用30目天然鱗片石墨制備出大尺寸氧化石墨烯，其粒徑超過100μm厚度為2.7nm左右，是三個(gè)原子層厚度的擁有大片層尺寸的氧化石墨烯。大尺寸氧化石墨烯片上連接著很多含氧官能團(tuán)，這些親水基團(tuán)為后續(xù)在水熱反應(yīng)時(shí)的自組裝過程提供了可能。使用大尺寸氧化石墨烯進(jìn)行水熱反應(yīng)的自組裝，成功制備出了三維石墨烯水凝膠，使用冷凍干燥法令石墨烯水凝膠干燥，得到了干燥的三維石墨烯塊體，其宏觀尺寸與反應(yīng)釜大小有關(guān)，且在冷凍干燥后會(huì)有所收縮，為Φ20×20mm的圓柱體。微觀上，三維石墨烯的三維多孔結(jié)構(gòu)
5、是由石墨烯片纏繞、搭接、堆疊在一起形成的。三維石墨烯擁有非常低的表觀密度(11.2mg/cm3)、高的空隙率(98.6%)，一定的導(dǎo)電能力、較好的隔熱能力和疏水親油的特性。研究了自組裝過程的影響因素，發(fā)現(xiàn)水熱反應(yīng)氧化石墨烯的濃度會(huì)影響制備的三維石墨烯結(jié)構(gòu)，隨濃度增大三維石墨烯被還原的程度降低，其多孔結(jié)構(gòu)更加緊湊。添加金屬離子后，氧化石墨烯在自組裝過程中的聯(lián)接點(diǎn)增加，使三維石墨烯孔徑變小。關(guān)鍵詞：大尺寸氧化石墨烯；冷凍干燥；自組裝；三維石墨烯；多孔材料I哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractThespecialstruc
6、tureofgraphenewhichhasonlyoneatomiclayermakesithavenumerousexcellentpropertiesofmechanics;thermology;electricity;etc.Makinggrapheneasamacrobodycancombinetheexcellentpropertiesofgrapheneasnanometermaterialandthepropertiesofmacroporousmaterial;obtaininganovelmaterialw
7、hichhaslowapparentdensity;largespecificsurfacearea;uniquemechanicalandelectricalproperties.Thus3Dgraphenehasgreatapplicationprospectinmanyfieldssuchelectrodematerials;hydrogenstoragematerials;biologicalsensors;catalystcarriers;nano-electronicdevices;singlemoleculede
8、tectors;etc.Inthisthesis;theself-assemblyof3Dgraphenewasrealizedbytheuseofgiantgrapheneoxideasrawmaterial.Naturalflakegraphitewithparticle
