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石墨烯,作为最新形态的碳纳米材料,由于具有超快的电荷迁移速度,巨大的比表面积和超高的机械强度,作为电极材料或载体被广泛用于超级电容器,电催化等电化学领域。但是,到目前为止,制备石墨烯的方法还不能够提供足够量的高质量石墨烯。普遍使用的化学氧化还原法制备的石墨烯不可避免的导致石墨烯结构和组成上的缺陷,从而降低其优越的电学性能。直接液相剥离法的出现为大量制备无缺陷石墨烯提供一条可行的途径,但剥离产量不高。基于此,本论文研究了提高直接液相剥离石墨效率的新方法,研究了所得纯粹石墨烯(PG)及其石墨烯氧化物(GO)复合物的电荷转移性能,并将制备的这种无缺陷石墨烯用于超级电容器电极材料,以及作为载体负载Pd纳米粒子用于乙醇氧化的电化学催化。研究内容主要包括以下三个部分:1,使用廉价的有机盐(乙二胺四乙酸二钠,酒石酸钠,酒石酸钾钠和柠檬酸钠)作为辅助剂发展了一种高效实用的液相剥离技术。这些有机盐能明显地提高普通溶剂(NMP、DMF、DMSO)对石墨的剥离效率,特别是柠檬酸钠和DMSO体系,仅需2-5 h的超声处理即可获得1-4 mg/mL的无缺陷石墨烯分散液,且该分散液具有极佳的稳定性。扩展实验表明这些有机盐不仅具有高效性,而且具有广效性。对低沸点的溶剂,如异丙醇等也具有明显的辅助作用。一系列表征显示,所得石墨烯大多为单层且组成纯粹,无结构缺陷,表面洁净。2,研究了所得纯粹石墨烯及其复合物的电荷转移性能。铁氰化钾氧化还原电对在PG修饰的玻碳电极表面显示出较快的电极反应动力学。这表明PG作为电极材料可提供快速的电荷转移能力。另一方面,通过直接混合PG分散液与GO水溶液制备了水溶性PG/GO复合物。铁氰化钾氧化还原电对在PG/GO修饰的玻碳电极表面显示出超快的电极反应动力学,可与文献中报道的碳纳米管相媲美。这表明PG/GO作为电极材料可提供超快的电荷转移能力。这种增强的电荷转移性能是由于PG/GO复合物分子中存在类乙酰丙酮特殊结构,这种结构可使铁氰化钾氧化还原电对在界面上产生内层电极反应。3,在PG/有机溶剂分散液中,用硼氢化钠直接还原醋酸钯制备了 Pd/PG催化剂。这种简单的方法合成的Pd纳米粒子尺寸均一细小,在PG片层上具有均匀的分散性。对乙醇的电催化性能测试表明醇在Pd/PG催化剂上的氧化反应能在更负的电位下进行,并且具有持续稳定的高催化性能。这些结果说明Pd/PG催化剂的电荷转移能力相当快。另一方面,测试了不同质量比的PG/GO复合物的电容性能。循环伏安和恒电流充放电测试表明PG/GO复合物具有明显优于单组分的电容性能。在0.2 A/g高的电流密度条件下,PG/GO40(PG占40 wt%的复合材料)的比电容达到120 F/g,且具有良好的循环稳定性以及较小的内阻。