石墨烯泡沫的制备及其柔性储能应用

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具有三维连通网络结构的石墨烯泡沫不仅具有高孔隙率、高比表面积，还具有弹性高、柔性好、制作超级电容器电极时不用粘结剂等优点，从而大大拓展了石墨烯的应用空间，为石墨烯在柔性导电、储能材料等领域的应用奠定了基础。首次用三聚氰胺甲醛（Melamine-Formaldehyde，MF）微球作为模板与氧化石墨（Graphite oxide，GO）溶液经超声反应形成复合物。由于三聚氰胺甲醛微球残炭率低，在退火过程将成为气体逸出，而小球的排列方式和空间被复合物保留下来，从而得到石墨烯多孔泡沫。论文的主要实验内容和结论如下： 一、通过Hummers法制备了氧化石墨溶液，将其超声得到氧化石墨烯溶液；通过单分散法制备得到了MF微球；将上述两者溶液混合得到混合液，随后经抽滤可得到复合薄膜，然后在惰性气氛中高温退火就能得到石墨烯泡沫。采用SEM、FT-IR、XPS、XRD、BET和元素分析等手段对石墨烯泡沫的形貌、组成以及结构进行了表征，将石墨烯泡沫用于超级电容器测量其电化学性能。 二、SEM结果表明高温煅烧后，R-MF/GO出现孔径不一的多孔结构，其平均孔尺寸为400nm左右。 三、FT-IR、XPS及元素分析结果表明，800℃退火时，GO中大部分含氧官能团可被脱除，C/O原子比能达到18.14，且掺杂氮的原子分数为11.5%左右。 四、经过研究不同温度、浓度对石墨烯孔结构和组成的影响，发现MF和GO的质量比为15∶3，退火温度为800℃时所得石墨烯泡沫的比表面积最大，为128.67m2/g。同时，其超级电容器的性能也最好，电容值可达121F/g。

Leon_pengpeng

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