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纳米材料的性能取决于其本身的结构与形态,由于结构和形态的多样性,碳纳米材料在储能、催化、传感器以及电子学、光学等领域都展现出巨大的应用潜能。氧化石墨烯(GO)作为石墨烯衍生物,表面存在大量羟基、羧基、环氧基等含氧官能团,具有很好的亲水性和化学活性。重要的是GO常作为支撑材料,通过氢键作用与多种金属、无机非金属纳米粒子相互作用构筑碳纳米杂化材料。本论文利用GO负载催化剂粒子,通过原位催化裂解聚丙烯(PP)的方法制备三维石墨烯基碳纳米杂化材料。通过改变GO负载催化剂的差异,调控碳纳米杂化材料的结构和性能。具体成果如下:1.通过GO负载Ni(OH)2制备石墨烯负载碳纳米球杂化材料。首先制备三维GO负载体,然后将硝酸镍(NiN03)沉淀在GO片层,制备出GO/Ni(OH)2。将GO/Ni(OH)2熔融共混到PP中,在氩气(Ar)保护下裂解碳化共混物得到石墨烯基碳纳米球结构的杂化材料。对其形貌结构进行表征可知:利用PP原位碳化可成功制备出石墨烯负载碳纳米球杂化材料,石墨烯片层完整,片层上生长碳球结构,直径在50-200 nm之间。2.以GO为模板分别负载氢氧化镍(Ni(OH)2)和氢氧化钴(Co(OH)2)纳米粒子制备GO/Ni(OH)2和GO/Co(OH)2。并熔融共混到PP中,利用PP原位碳化方法成功制备出两种石墨烯负载核壳或纤维碳纳米杂化材料。对合成的两种纳米杂化材料的形貌结构和物理性质进行表征,结果表明:利用Ni(OH)2制备的石墨烯基碳核壳纳米杂化材料中石墨烯片层完好,镍粒子直径为5-10 nm,外层包覆着核壳状碳结构;利用Co(OH)2制备的石墨烯基碳纤维纳米杂化材料中,石墨烯表面生长着短碳纳米纤维结构,纤维直径在10-25 nm之间,长度在300 nm之内。3.将乙酸钴和乙酸镍按比例加入GO水溶液中,利用聚醚胺400(D-400)将二者还原为氢氧化物并自组装负载在GO表面,制备出GO负载Co-Ni催化剂(GO/Ni-Co)。将GO/Ni-Co熔融共混到PP中,在Ar保护下裂解碳化共混物,得到石墨烯基碳纳米管结构的杂化材料。对其形貌结构进行表征,结果表明:利用该方法可成功制备三维石墨烯基碳纳米管杂化材料(RGO/C@Ni-Co),石墨烯片层上聚集生长大量的碳纳米管,直径30 nm左右,长度在100-500 nm之间。将所制备的RGO/C@Ni-Co应用于超级电容器,在扫描速率为2mV/s时,最大比电容达到595 F/g,并且具有良好的循环稳定性。