氮掺杂石墨烯—Ni(OH)2复合材料的制备及其表征

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摘要:石墨烯是最近几年来发现的一种单原子厚度的具有二维平面的碳纳米材料，也是一种新型的二维碳纳米材料。它的独特结构在物理和化学以及材料电子等方面有了广泛的应用。本文以氧化石墨为原料，尿素为还原剂和氮源，采用水热法制备氮掺杂石墨烯- Ni(OH)2复合材料，探索不同pH值、反应时间和温度等条件对氮掺杂石墨烯- Ni(OH)2复合材料的结构及Ni(OH)2形貌的影响，寻找可控制备氮掺杂石墨烯- Ni(OH)2复合材料的有效途径，为石墨烯复合材料在储能领域的应用奠定基础。67960

毕业论文关键词: 氮掺杂石墨烯，Ni(OH)2，复合材料，表征

Abstract: Graphene, a kind of two-dimensional carbon materials, is single atomic thickness, which was found in recent years. Due to its unique structure and performance grapheme has been widely used in physics and chemistry, material etc. In this paper, using graphite oxide as raw materials and urea as reductant and nitrogen source, nitrogen doped graphene-Ni(OH)2 was synthesized by hydrothermal method. The microstructure and elemental composition were characterized by SEM and XRD. In order to realize the controllable synthesis of graphene-Ni(OH)2 nanocomposite, the effect of pH value, reactant time and temperature was considered in detail. The study was laid foundation for the application of grapheme-based nanocomposites in energy storage.

Keywords: Nitrogen doped graphene, Ni(OH)2, Nanocomposites, Characterization

1 前言 3

1.1 石墨烯简介 3

1.1.1 石墨烯的发现 3

1.1.2 石墨烯的结构及性质 3

1.1.3 石墨烯的用途 3

1.1.4 石墨烯的制备方法 3

1.2 Ni(OH)2的简介 4

1.2.1 Ni(OH)2的发现及应用 4

1.2.2 氮掺杂石墨烯—Ni(OH)2的合成方法 4

2 实验部分 5

2.1仪器和试剂 5

2.2实验步骤 5

2.2.1氧化石墨的制备 5

2.2.2水热法制备氮掺杂石墨烯—Ni(OH)2复合材料 5

3 结果与讨论 6

3.1 氮掺杂石墨烯—Ni(OH)2复合材料的制备 6

3.2 pH值对氮掺杂石墨烯—Ni(OH)2复合材料结构和形貌的影响 ...6

3.3 尿素用量对氮掺杂石墨烯—Ni(OH)2复合材料形貌的影响 ..... 7

3.4 复合材料的EDX能谱分析 ..... 8

3.5 复合材料的XRD图分析 ..... 9

结论 10

参考文献 11

致谢 12

1 前言

1.1　石墨烯的简介

1.1.1 石墨烯的发现

回顾石墨烯的发展史，从理论上对其特性的预言到实验上的成功制备经历了近60年的时间，早在1947年菲利普·华莱士(Philip Wallace)就开始研究石墨烯的电子结构，麦克鲁(J.W. McClure)在1956年推导出了相应的波函数方程[1]。但当时由于受到早期朗道(L.D.Landau)和佩尔斯(R.E.Peierls)[2]提出的准二维晶体材料由于其自身的热力学不稳定性，在常温常压下会迅速分解理论的影响，石墨烯的研究只停留在理论上。后来实验物理学家们虽经过几次实验上的探索，但很遗憾他们都为得到理想的结果。直到2004年，安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖罗夫[3]以石墨为原料，通过微机械力剥离法得到一系列叫作二维原子晶体的新材料——“石墨烯(graphene)”。石墨烯的发现打破了禁锢人们几十年的理论——热力学涨落不允许二维晶体在有限温度下自由存在，震撼了整个物理界。