由两种金属有机骨架制备N-掺杂石墨烯基复合材料

【摘要】碳元素是自然界中广泛存在的元素，其具有多种同素异形体，例如石墨、金刚石、碳纳米管、石墨烯等等，因此碳材料一直是科学界研究的热点问题。石墨烯的发现掀起了科学界对碳纳米材料研究的热潮。石墨烯是单层的石墨片，由于其结构的特殊性，石墨烯具有很多特殊的优异性能，例如很好的机械强度，较高的热稳定性以及较高的电子迁移率等。将石墨烯与某些有机或者无机材料复合，形成石墨烯基的复合材料是目前研究石墨烯的主要方向。这些复合材料既具有石墨烯本身的优异性能，又具有具体负载材料某一方面的特殊性能，进一步拓宽了石墨烯的应用范围。金属有机骨架(MOFs)是金属与特定的有机配体进行键连，得到具有特定骨架结构的金属配合物。科研界对MOFs的研究集中在通过不同的金属和不同的有机配体得到具有特殊结构的新型金属配合物，而对MOFs的具体应用研究较少。目前有一些课题组已经开始利用MOFs合成多孔碳和金属氧化物纳米粒子，并对其性质做了相关研究。本论文首次尝试利用MOFs的骨架结构，通过加入一种具有插层作用的模板剂（双氰胺），在高温、氮气保护环境下通过高温热解作用，合成N-掺杂石墨烯与金属的复合材料。这种方法的使用，开创了一种新的合成石墨烯基复合材料的方法，避免了制备石墨烯基复合材料常用的还原氧化石墨烯的过程，更环保，简单。本论文主要包括四章内容，第一章较为详细的总结了石墨烯材料及石墨烯基复合材料的研究现状；第二章尝试利用Fe的一种有机金属骨架(MIL-100(Fe)合成了一种新的石墨烯基复合材料，N-掺杂石墨烯/Fe-Fe3C(NG/Fe-Fe3C)纳米复合材料，除对其进行特定的表征外，还对其用于锂离子电池阳极极材料的性质进行了相关测试，并对该方法合成机理进行了探究；第三章尝试利用Zn的一种有机金属骨架(MOF-5)合成石墨烯基复合材料，通过对样品的表征，说明合成了N-掺杂石墨烯/ZnCN2(NG/ZnCN2)纳米复合材料；第四章对论文进行了总结和展望。
【作者】檀彦蕾；
【导师】张萍；
【作者基本信息】吉林大学，无机化学，2014，硕士
【关键词】石墨烯；石墨烯基复合材料；金属有机骨架；碳化铁；锂离子电池；

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