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石墨烯由于具有单原子层厚度、高比表面积、优异的物理化学性能,被广泛的应用于电化学领域。但石墨烯片层间易发生不可逆的团聚现象,从而导致其性能得不到充分的利用。本实验的目的是在石墨烯片层间引入“空间”来阻止石墨烯的团聚,以制备高比表面积的石墨烯复合微球,应用于超级电容器和电吸附脱盐电极材料研究。采用反向悬浮聚合法,反应物为氧化石墨烯(GO)和间苯二酚(R)、甲醛(F)的水相溶液,反应在水和环己烷形成的两相界面上进行,温度为60℃,反应物在高速搅拌作用力下进行自组装,经过常压干燥,高温炭化制备了石墨烯复合微球。结果表明,实验合成了粒径均一,球形度完整的石墨烯复合微球(GCM),直径为5-10μm,壁厚约2μm,微球里层为纯的间苯二酚甲醛颗粒,外层为表面生长有间苯二酚甲醛颗粒的石墨烯片组成。球形结构主要是依靠GO与RF之间的化学键作用力支撑起来的。内部孔隙结构以中孔为主,GCM-1.5具有最大的比表面积(1128m2/g)和中孔面积(699m2/g)。GCM应用于超级电容器电极材料,具有近似矩形结构的循环伏安曲线,恒流充放电曲线为典型的三角形形状,充/放电过程曲线几乎完全对称,说明GCM作为电极材料具有理想的双电层电容行为,GCM-1.5具有最小的界面转移阻力和最大的比电容(290.2 F/g),在充放电循环1000次后,比电容能保持98.3%。说明GCM-1.5具有很好的循环和倍率性能,稳定性好。这是由于GCM-1.5具有优异的多孔结构,高比表面积,使离子能在孔隙通道中进行快速的扩散和转移。GCM-1.5应用于电吸附电极材料,在电压为1.6 V时,吸附量高达27.76 mg/g,充电效率高达77.8-81.4%,约为活性炭的两倍。随着电压从1.2 V增加到1.8 V,GCM-1.5的电吸附容量从20.76 mg/g增加到了33.52 mg/g。通过对不同价态离子吸附行为的研究表明,电极材料对K+有较强的选择性吸附,这是由电极材料的内部孔隙结构决定的。同时溶液中离子的水合半径越小、离子价态越高、离子与水中的H+或OH-离子的结合强度越小,越有利于吸附的进行。