基于氧化石墨烯/碳纳米管薄膜导电增强效应研究

To solve the issue of flexible preparation of the material on conductivity, the graphene oxide/carbon nanotube composite film well be going to be investigated, mainly focuing on exploring the device of transparent electrode materials for conductive enhancement effect..Wet process will be employed to synthesize the graphene oxide/carbon nanotube composite film using graphene oxide and carbon nanotube as raw materials. Testing techniques such as SEM, HRTEM, AFM, FTIR and XPS are going to be used to characterize the atomic, molecular and interface film of microstructure. The relationship between microstructure and electrical properties will be used to explore of graphene oxide /carbon nanotube composite thin films, seeking the optimized experimental parameters for the application of conductive films. .The study based on the science of graphene oxide/carbon nanotube composite films profound problem, provides a noval idea for energy electrode to achieve high efficiency conversion rate, and expands the application of carbon nano-functional materials in the field of green energy.

本研究以氧化石墨烯/碳纳米管复合薄膜为主体，主要解决该材料柔性制备及电学效应提高问题。.本研究在分别制备氧化石墨烯和碳纳米管的基础上，拟采用湿法合成氧化石墨烯/碳纳米管复合薄膜；通过SEM、HRTEM、AFM、IR和XPS等测试技术，表征氧化石墨烯/碳纳米管复合薄膜的原子、分子和界面等超微观结构；利用循环伏安、方块电阻分析，探索氧化石墨烯/碳纳米管复合薄膜的微观结构与导电、电化学性能内在关联。.本研究对氧化石墨烯/碳纳米管复合薄膜深层次基础性科学问题的研究，为拓展了碳纳米功能材料在绿色能源领域的应用提供实验依据。

作为一种奇特结构的二维材料，石墨烯特殊的物理和化学性能使其在能源材料领域的应用备受关注。本研究围绕石墨烯自身在电解液中产生的双电层电容和其作为载体的电催化性进行研究。研究包括：..1.采用CVD法制备石墨烯：在常压条件下，以铜箔为基底、CH4为碳源，通过化学气相沉积法(CVD)生长出了石墨烯薄膜。利用拉曼光谱、扫描电子显微镜、四探针电导率仪表征分析了产物。结果表明：生长温度为1000℃，H2流量为60sccm，CH4流量为2.5sccm，Ar流量为80sccm时，在基底表面生长出了连续分布的石墨烯薄膜，且大部分区域为单层，同时结晶程度高缺陷小；转移后的石墨烯薄膜面积大、透光性良好，兼具有良好的导电性，其薄层电阻为1822Ω/□。该方法制备的石墨烯具有极大的比表面积和良好的电学性能，同时具备很好的完整性，为其进一步作为双电层电容材料进行研究打下了基础。..2.将氧化石墨烯(graphene oxide，GO)进行热还原，通过液相法原位合成了GO/MnO2电极复合材料。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外(FT-IR)、四探针法和循环伏安测试表征分析了复合材料的表面形貌、微观结构、电导率和比电容。结果表明,相较于纯MnO2和未还原GO/MnO2电极材料，热还原后GO/MnO2复合比电容得到提高。热还原温度为600℃时比电容最高，为321F•g-1。分析原因为：GO的加入显著降低了MnO2的团聚程度，增大了MnO2参与赝电容反应的活性面积。热还原得到的GO有效提高了复合材料的电导率，其残留的含氧官能团提供了一定的赝电容。..3.利用多元醇一步还原法制备高负载量的Pt-Sn/石墨烯催化剂，待反应结束后对反应液进行了酸处理。通过XRD、XPS及循环伏安分析了酸处理对Pt-Sn/石墨烯催化剂形态结构、成分和电催化性能的影响。酸处理过的催化剂对乙醇的电催化反应电流比原催化剂提高了1.2倍左右。.上述研究分别从石墨烯制备、表征、性能和应用方面进行的探索，为其在超级电容器和直接燃料电池催化剂方面进行更深入的研究提供了理论依据。