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氢能作为未来的新能源己为必然的发展趋势,氢源的储存是氢能利用系统中最为关键的一环,碳基纳米材料因其独特的结构和性能成为储氢材料研究的热点。石墨烯作为一种新近发现的碳纳米材料,具有比表面大,物化性能稳定,制备工艺简单,原料来源广泛等一系列优点,引起了人们对其储氢性能理论和实验研究的兴趣。本文通过氧化石墨还原法制备石墨烯和石墨烯-纳米铜(银)复合材料,测试它们的电化学储氢性能。同时对几种基于石墨烯的纳米结构材料的储氢性能进行理论计算,来寻找合适储氢材料。采用氧化石墨还原法制备石墨烯。以鳞片石墨为原料,采用改进Hummers法制备氧化石墨,借助超声分散和化学还原,制备出石墨烯。通过XRD、FT-IR、Raman与XPS对石墨、氧化石墨和石墨烯进行结构表征,确定制备过程中的化学组成和结构变化。通过AFM和SEM直接观察样品形貌,确定是否得到单原子层的石墨烯。通过恒电流充放电实验获得石墨烯电化学储氢率为0.14wt%。采用氧化石墨和Cu2+(Ag+)同时还原的方法制备了不同负载量的石墨烯-纳米铜(银)复合材料,纳米铜(银)充当层间阻隔物。XRD测试结果证实负载纳米铜(银)后的石墨烯层间距变大。测试了石墨烯-纳米铜(银)复合材料电化学储氢性能,当铜负载量为39wt%,其比电容量达到最高值67.95mAh/g,储氢量为0.25%,储氢性能提高,但负载银的样品储氢性能下降。采用巨正则蒙特卡罗法计算了石墨烯储氢性能。石墨烯常温储氢性能较差,而在低温77K,100kPa下,质量储氢率可达6wt%以上,体积储氢率达40g/L以上。讨论了石墨烯层间距、缺陷和Li掺杂对储氢性能的影响。计算了几种石墨烯纳米复合结构储氢性能。石墨烯-C60储氢性能比石墨烯差;石墨烯纳米蕾结构储氢性能比石墨烯略好;石墨烯-CNT结构常温储氢性能较好,体积储氢率大,是一种较理想的储氢结构。