金属氢氧化物/石墨烯基复合材料的制备及其电催化性能的研究
石墨烯作为二维层状结构，表现出了优异的电学、光学和机械性能，尤其作为目前已知电导率最小的材料，它在电化学方向的潜在应用吸引了研究者的大量关注，同时，它也可以作为一种优良的载体，使贵金属、氢氧化物等粒子分散在其表面，从而形成功能型复合材料。本文以石墨烯为基础，制备了一系列石墨烯基复合材料，并研究了其在葡萄糖传感、电催化水解、超级电容器等方面的应用。具体内容如下: 1.通过共沉淀法制备了水滑石/碳纳米管/石墨烯复合材料，然后将它作为载体负载了贵金属金，并以玻碳电极作为工作电极，进行了葡萄糖传感器的探究。结果表明，镍铝水滑石能够为电催化氧化葡萄糖反应提供活性位点，碳纳米管和石墨烯复合后能显著增加材料的导电性，同时，作为载体可以更好的分散水滑石，金纳米粒子的引入使能够增加电子空穴，它们的协同作用使Au/LDH-CNTs-G/GCE具有优良的葡萄糖传感性能，检测的线性范围为10μM～6.1mM，灵敏度约为1989μA·mM-1·cm-2，检测限为1.0μM，同时，它具有良好的稳定性、重现性以及抗干扰性，并能表现出实际应用的价值。 2.以尿素作为沉淀剂，制备了一系列水滑石/石墨烯复合材料，焙烧后得到尖晶石/石墨烯复合材料，然后以泡沫镍为工作电极，测定了其对 3.水氧化的电催化性能。结果表明，尿素在作为生成水滑石的沉淀剂的同时，还可以对石墨烯进行N的掺杂。三元水滑石(NiCoFe-LDH)焙烧后可以得到两种（以上）尖晶石(NiFe2O4，Co3O4)和石墨烯的复合材料，其中当NiCoFe的比例为1.5∶1.5∶1时，MMO-Ni1.5Co1.5Fe/G具有最好的OER性能，当电流密度为10mA·cm-2时，过电势为0.33V，塔菲尔斜率为64.2mV·dec-1。 3.通过原位聚合的方法，在石墨烯表面生长导电聚合物聚苯胺，然后负载双金属氢氧化物Co(OH)2-Ni(OH)2形成多级复合材料NiCo/PANI/G，然后以泡沫镍为工作电极，构建超级电容器进行了电容的测定。结果表明，在1M KOH电解液中，当电流密度为1A/g时，NiCo/G和PANI/G的电容量均小于100F/g。而多级复合材料NiCo/PANI/G中，氢氧化物和聚苯胺均匀分散在石墨烯表面，三者的协同作用使它的电容性能明显提升，电流密度为1A/g时，电容量可以达到1054.3F/g，同时，在循环充放电1000次后，电容的减少量仅在13％左右，具有良好的稳定性。
石墨烯;层状双金属氢氧化物;复合材料;电催化性能;共沉淀法;原位聚合
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
李峰
2015
中文
TB332;TB383
95
2015-12-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）