石墨烯/碳洋葱插层复合薄膜结构调控对电容增强效应的影响

针对石墨烯原子层与层之间易产生聚集而制约其在能源电池中效能充分发挥，引入各向同性碳洋葱颗粒，开展石墨烯/碳洋葱插层复合薄膜可控制备与储能研究。.基于石墨烯和碳洋葱具备优异的物理特性，尝试在分别合成氧化石墨烯薄膜和碳洋葱基础上，拟采用悬浮超声法、化学自组装和高温热还原法合成石墨烯/碳洋葱插层复合薄膜；通过SEM、HRTEM、AFM和XPS等测试技术，表征石墨烯/碳洋葱插层复合薄膜的形貌、界面、原子和电子等超微观结构；利用微观结构信息，阐明纳米空间内的反应过程，实现石墨烯/碳洋葱复合薄膜的结构调控；考察石墨烯/碳洋葱插层复合薄膜的电阻抗、比电容、循环充放电随结构变化的规律。通过上述石墨烯/碳洋葱插层复合薄膜结构调控对电容增强效应影响研究，探索石墨烯薄膜结构与存储性能之间内在关联。.本研究对石墨烯功能化深层次基础科学问题的诠释，为拓展石墨烯优异储能性能在能源领域的应用提供一种新思路。

石墨烯由于其特殊的物理化学性质，在能源领域的应用上受到了极大地关注。针对石墨烯原子层与层之间存在的较大的分子间作用力导致其易发生团聚而使得比表面积降低，制约其在能源电池中效能的充分发挥，引入碳洋葱颗粒、铂/锡、过渡金属氧化物、导电聚合物、纳米硫化物等材料，实现石墨烯基复合电极材料可控制备与电化学性能研究。.本项目主要研究内容包括:（1）石墨烯薄膜可控制备、微观结构及性能表征；（2）石墨烯复合薄膜的电化学性能测试；（3）3D石墨烯复合材料的制备、微观结构及优化机理；（4）3D石墨烯复合材料的电化学性与锂电效应；（5）3D石墨烯复合材料电容效应与微观结构相关性；（6）石墨烯量子点的制备及生物、光降解方面初探。采用溶剂法、化学自组装、高温热还原法，化学沉积法等方法合成石墨烯基复合材料，通过SEM、TEM、XRD、XPS等测试技术，表征各复合材料的形貌、原子、电子、界面等超微观结构，考察其电学、光学、电化学等性能，并将复合材料组装成器件，测试其比电容、储放速率、循环稳定性等特征参数。结果表明：将石墨烯与铂/锡、过渡金属氧化物、导电聚合物等材料复合得到的石墨烯基复合材料，可以充分利用石墨烯所具有的优良的电子传输能力，结合添加材料的本质特征发挥，提高复合材料的电化学性能及储能效应，为拓展石墨烯优异储能性能在能源领域的应用提供了广阔的思路。