石墨烯（復(fù)合）材料的γ-射線輻照制備方法研究.pdf

1、由于獨(dú)特的光電性能、優(yōu)異的機(jī)械性能和高的比表面積，石墨烯有著非常廣泛的應(yīng)用。但由于石墨烯層間的范德華和π-π吸引力的作用，石墨烯易傾向于堆疊，而這則極大的抑制了石墨烯本身具有的優(yōu)異性能，限制了其在大多數(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。而石墨烯三維結(jié)構(gòu)和其納米復(fù)合材料因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)可以避免石墨烯層間的堆疊。目前石墨烯及其復(fù)合材料典型的合成方法包括氣相沉積法、化學(xué)還原法和水熱法等，但這些方法的應(yīng)用因?yàn)楦甙旱馁M(fèi)用、有毒還原劑的使用及苛刻的高壓條件等被極大地限制。

2、在本論文中，我們采用了一種溫和且潔凈的γ-射線輻照方法，對(duì)其在兩種石墨烯（復(fù)合）材料中的制備進(jìn)行了研究。
　　一、在常溫常壓下，通過(guò)γ-射線輻照方法制備氧化亞錳/石墨烯（MnO/rGO）復(fù)合材料，用于鋰離子二次電池負(fù)極。γ-射線可以輻解水產(chǎn)生水合電子還原高錳酸鉀，產(chǎn)生尺寸可調(diào)的MnO顆粒，并在石墨烯的表面上均勻地分布。以上優(yōu)勢(shì)使γ-射線輻照還原制備的MnO/rGO復(fù)合材料有著較好的電化學(xué)性能。2Ag-1電流密度下進(jìn)行500次循環(huán)后

3、，MnO/rGO復(fù)合材料的比容量仍可高達(dá)1687mAhg-1。在0.2Ag-1的高電流密度下，MnO/rGO復(fù)合材料的比容量可高達(dá)2175mAhg-1。且即使在15Ag-1的高電流密度下，復(fù)合材料的比容量仍可達(dá)546mAhg-1，約為商用石墨負(fù)極的1.5倍。因此，γ-射線輻照還原在制備電池材料方面將是一種很有前景的方法。
　　二、在無(wú)表面活性劑的條件下，采用簡(jiǎn)單的γ-射線輻射法合成石墨烯海綿結(jié)構(gòu)。通過(guò)在氧化石墨烯(GO)分散液中加

4、入醋酸和氨水調(diào)節(jié)GO在溶劑中的分散狀態(tài)，分析其對(duì)三維石墨烯海綿形成的影響。還通過(guò)在石墨烯上負(fù)載1.1×104cmcm-2的CNT(5wt.％)來(lái)增強(qiáng)石墨烯海綿的壓縮性能。我們也通過(guò)控制GO的濃度來(lái)調(diào)節(jié)石墨烯海綿的密度，以滿足不同的需求。石墨烯海綿的密度可低至5.0mgcm-3，孔隙率高達(dá)99.8％，電導(dǎo)率僅為0.012Scm-1。我們對(duì)海綿進(jìn)行了壓縮性能測(cè)試，結(jié)果顯示80％形變下線性部分的長(zhǎng)度達(dá)73.5％，且電阻率在壓縮和回彈時(shí)隨形變呈