高强度三维石墨烯金属复合材料的制备与性能研究.doc

高强度三维石墨烯/金属复合材料的制备及性能研究 上海理工大学 郭林楠、肖辉余 指导老师：唐志红 副教授 摘要 石墨烯具有独特的化学物理特性，石墨烯将其从纳米尺度的研究过渡至的宏观中，但现阶段仍然存在问题。沉积技术 关键词：石墨烯气凝胶 ；电沉积技术 ；电化学性能 ABSTRACT Graphene has unique chemical and physical properties. Graphene aerogel’s preparation was recognized as an important technique for the integration of nanostructured materials into macroscopic devices that can translate phenomena at the nanoscale into the macroscopic level. However, there are so many problems to be solved. In this paper, a method to prepare graphene/metal nanoparticle composites was raised, which could enhance its mechanic strength and electrical conductivity. KEY WORDS: grapheme aerogel; metal colt copper; electrodeposition; electrochemical properties. 目录 绪论……………………………………………………………………………1 1.1选题背景……………………………………………………………………………………………………………………………………………1 1.2.1石墨烯的制备方法…………………………………………………2 1.3氧化石墨烯…………………………………………………………………2 1.2.1氧化石墨烯的制备…………………………………………………3 1.4三维石墨烯…………………………………………………………………3 1.5石墨烯/金属复合材料………………………………………………………3 1.6电沉积技术…………………………………………………………………3 1.7实验论证………………………………………………………………………………………………………………………………………………4 2.1实验药品和实验仪器设备…………………………………………………4 2.1.1 本实验的所有的药品………………………………………………4 2.1.2 本实验主要设备……………………………………………………5 2.2实验方案与步骤……………………………………………………………6 2.3 表征样品并分析实验数据及结果………………………………………9 2.4研究结果……………………………………………………………………………………………………………11 2.4.2研究结果……………………………………………………………12 2.5结果讨论…………………………………………………………………13 三、心得体会…………………………………………………………………………13 四、结论………………………………………………………………………………14 一、绪论 1.1选题背景由于石墨烯片层之间的范德华力的使其容易π-π堆叠而产生团聚，难以稳定的存在。三维的产生的解决了这一难题， 在众多石墨烯三维多孔结构中,Shi等人利用水热法制备了三维石墨烯水凝胶该方法得到的水凝胶具有良好的导电性和机械性能，然在干燥的过程中容易发生结构的坍塌而限制其进一步应用；ang等人通过水热将贵金属至水凝胶中，在干燥后能够g的然而的添加较难回收且易造成环境的污染；an等人通过将水热法制备的石墨烯水凝胶经过氨水使其在干燥后在无金属添加的下能够独立自身重量的，然而其强度仍不足与投入到应用中综上 本文从单一体系的石墨烯气凝胶在实际应用中机械强度较差这一普遍性问题出发，首次提出，以石墨烯气凝胶为工作电极，通过电沉积技术在石墨烯片层上生长，通过控制电位、时间、温度等对金属纳米粒的尺寸进行调控，从而制备出一种新型的石墨烯/金属纳米粒复合材料，使其在结构上具备炭基材料的化学稳定性和金属优异的力学性能，期望其能为石墨烯气凝胶的研究提供新的实验方法和研究思路。Chemical Vapor Deposition CVD）Hummers法， Standenmaier法，Bredie法等等，这些方法都是利用强氧化性的酸将石墨氧化，让含氧