石墨烯復合微球的制備及電化學性能研究.pdf

1、石墨烯由于具有單原子層厚度、高比表面積、優(yōu)異的物理化學性能，被廣泛的應用于電化學領域。但石墨烯片層間易發(fā)生不可逆的團聚現(xiàn)象，從而導致其性能得不到充分的利用。本實驗的目的是在石墨烯片層間引入“空間”來阻止石墨烯的團聚，以制備高比表面積的石墨烯復合微球，應用于超級電容器和電吸附脫鹽電極材料研究。
　　采用反向懸浮聚合法，反應物為氧化石墨烯(GO)和間苯二酚(R)、甲醛(F)的水相溶液，反應在水和環(huán)己烷形成的兩相界面上進行，溫度為60℃

2、，反應物在高速攪拌作用力下進行自組裝，經(jīng)過常壓干燥，高溫炭化制備了石墨烯復合微球。結果表明，實驗合成了粒徑均一，球形度完整的石墨烯復合微球(GCM)，直徑為5-10μm，壁厚約2μm，微球里層為純的間苯二酚甲醛顆粒，外層為表面生長有間苯二酚甲醛顆粒的石墨烯片組成。球形結構主要是依靠GO與RF之間的化學鍵作用力支撐起來的。內(nèi)部孔隙結構以中孔為主，GCM-1.5具有最大的比表面積(1128 m2/g)和中孔面積(699 m2/g)。

3、　　GCM應用于超級電容器電極材料，具有近似矩形結構的循環(huán)伏安曲線，恒流充放電曲線為典型的三角形形狀，充/放電過程曲線幾乎完全對稱，說明GCM作為電極材料具有理想的雙電層電容行為，GCM-1.5具有最小的界面轉移阻力和最大的比電容(290.2 F/g)，在充放電循環(huán)1000次后，比電容能保持98.3％。說明GCM-1.5具有很好的循環(huán)和倍率性能，穩(wěn)定性好。這是由于GCM-1.5具有優(yōu)異的多孔結構，高比表面積，使離子能在孔隙通道中進行快速

4、的擴散和轉移。
　　GCM-1.5應用于電吸附電極材料，在電壓為1.6V時，吸附量高達27.76 mg/g，充電效率高達77.8-81.4％，約為活性炭的兩倍。隨著電壓從1.2 V增加到1.8 V，GCM-1.5的電吸附容量從20.76 mg/g增加到了33.52 mg/g。通過對不同價態(tài)離子吸附行為的研究表明，電極材料對K+有較強的選擇性吸附，這是由電極材料的內(nèi)部孔隙結構決定的。同時溶液中離子的水合半徑越小、離子價態(tài)越高、離子與