石墨烯復(fù)合微球的制備及電化學(xué)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(xué)性能，被廣泛的應(yīng)用于電化學(xué)領(lǐng)域。但石墨烯片層間易發(fā)生不可逆的團(tuán)聚現(xiàn)象，從而導(dǎo)致其性能得不到充分的利用。本實(shí)驗(yàn)的目的是在石墨烯片層間引入“空間”來阻止石墨烯的團(tuán)聚，以制備高比表面積的石墨烯復(fù)合微球，應(yīng)用于超級(jí)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(yīng)物為氧化石墨烯(GO)和間苯二酚(R)、甲醛(F)的水相溶液，反應(yīng)在水和環(huán)己烷形成的兩相界面上進(jìn)行，溫度為60℃

2、，反應(yīng)物在高速攪拌作用力下進(jìn)行自組裝，經(jīng)過常壓干燥，高溫炭化制備了石墨烯復(fù)合微球。結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)合成了粒徑均一，球形度完整的石墨烯復(fù)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(zhǎng)有間苯二酚甲醛顆粒的石墨烯片組成。球形結(jié)構(gòu)主要是依靠GO與RF之間的化學(xué)鍵作用力支撐起來的。內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)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(yīng)用于超級(jí)電容器電極材料，具有近似矩形結(jié)構(gòu)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(duì)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)，高比表面積，使離子能在孔隙通道中進(jìn)行快速

4、的擴(kuò)散和轉(zhuǎn)移。
　　GCM-1.5應(yīng)用于電吸附電極材料，在電壓為1.6V時(shí)，吸附量高達(dá)27.76 mg/g，充電效率高達(dá)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(duì)不同價(jià)態(tài)離子吸附行為的研究表明，電極材料對(duì)K+有較強(qiáng)的選擇性吸附，這是由電極材料的內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)決定的。同時(shí)溶液中離子的水合半徑越小、離子價(jià)態(tài)越高、離子與