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《石墨烯納米卷的制備及其應(yīng)用研究》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、分類號：密級：UDC：編號：201321504018河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文石墨烯納米卷的制備及其應(yīng)用研究論文作者：張曉璐學(xué)生類別：全日制學(xué)科門類：理科學(xué)科專業(yè)：高分子化學(xué)與物理指導(dǎo)教師：楊永芳職稱：副教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofChemistryandPhysicsofPolymersPreparationofGrapheneNanoscrollsandTheirApplicationbyZhangXiaoluSupervisor:AssociateProfesso
2、rYangYongfangMay2016摘要石墨烯納米卷是一種新型的一維碳納米材料，由二維的石墨烯片層卷曲而成。石墨烯納米卷的基礎(chǔ)構(gòu)筑單元是石墨烯，因此具有與石墨烯相似的一些性能，如高的電導(dǎo)率、極好的導(dǎo)電性和強(qiáng)的機(jī)械性能等。與碳納米管相比，石墨烯納米卷具有開放的兩端，通過插入或摻雜的方式具有可調(diào)的內(nèi)部容積和直徑，獨(dú)特的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使石墨烯納米卷在儲能、電容器、催化等多方面具有廣泛的應(yīng)用前景，引起人們的研究興趣。本論文從以下方面對其進(jìn)行研究：首先探索了幾種石墨烯納米卷的制備方法，隨后探究了超聲法制備石墨烯納米卷的影響因素。然后選用一種可以大量制備石墨烯納米卷的方法--凍干法制備石墨烯納米
3、卷，并研究其對甲醇的電催化氧化性能。本論文主要研究內(nèi)容如下：(1)石墨烯納米卷的制備探索了疏水粒子誘導(dǎo)法、真空干燥法和超聲法三種制備石墨烯納米卷的方法，并著重優(yōu)化了超聲法的實(shí)驗(yàn)條件。首先采用Staudemaier法制備氧化石墨烯，隨后通過熱還原方法得到石墨烯。再通過原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)制得帶有芘端基的聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯(PDMAEMA)。然后在硅片上依次滴涂上PDMAEMA、rGO、富勒烯(C60)的相應(yīng)溶液使其干燥成膜，之后在超聲作用下使這種異質(zhì)多層膜在相應(yīng)溶劑中脫落、碎裂并自發(fā)卷曲。通過傅立葉紅外光譜、掃描電鏡、透射電鏡等測試對產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，探討其
4、卷曲行為的影響因素。(2)GO-PDA-Au納米卷的制備及其對甲醇的電催化氧化性能研究首先將聚多巴胺(PDA)粘附在GO片層上，制備GO-PDA復(fù)合材料，然后在其表面分別均勻負(fù)載上不同尺寸的金納米粒子，得到GO-PDA-Au片層，再通過液氮冷凍、干燥后得到GO-PDA-Au納米卷。通過傅立葉紅外光譜，紫外-可見吸收光譜，X射線衍射，拉曼光譜，透射電鏡等表征手段，確定納米卷的結(jié)構(gòu)。并以GO-PDA-Au片層和GO-PDA-Au納米卷為電極研究了它們對甲醇的電催化氧化性能。由于具有獨(dú)特的卷曲結(jié)構(gòu)，GO-PDA-Au納米卷表現(xiàn)出比GO-PDA-Au片層更好的電催化活性和長期穩(wěn)定性，GO-
5、PDA-Au納米卷可以作為一種催化劑，將在催化方面具有很大的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：石墨烯，PDMAEMA，聚多巴胺，納米卷，電催化IAbstractGraphenenanoscrolls(GNSs)isanewtypeofone-dimensionalcarbonnanomaterialsbyrollinguptwo-dimensionalgraphenesheets.GNSshavesharedthesimilarpropertieswiththebasalbuildingblock---graphenesuchashighthermalconductivity,excellente
6、lectricalconductivityandstrongmechanicalproperties.Comparedtocarbonnanotube(CNT),GNSspossessopenends,adjustableinterlayergalleriesanddiameterbyintercalationordoping.Duetotheirspecialtopologicalstructure,GNSsareexpectedtohavegreatpotentialapplicationsinenergystorage,supercapacitors,andcatalytic
7、.Ithasgraduallyattractedpeople'sinterestinthestudy.Thispaperfromthefollowingaspectsofresearchonit:Inthispaper,threemethodstopreparegraphenenanoscrollswerefirstexplored.Amongthem,theexperimentalconditionsoftheultrasonicmethodwereoptimize
