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摘 要

本文采用改进的Hummers方法制备石墨烯氧化物(GO），并进一步将GO 在饱和H3PMo12O40 溶液中进行长时间（≥ 24 h）浸泡处理，得到氧化石墨烯/磷钼酸(GO/PMo )复合材料。实验结果表明 PMo离子在植入过程中其三个端氧与GO 片层表面的含氧官能团通过氢键发生作用，经过空间位置、方位的调整降低其表面位能并最终附着于GO的片层表面。对GO/PMo 样品进行的循环伏安法（CV）（GCD等测试证实了PMo 离子的植入可以大大提高GO/PMo 的电化学性能。PDDA作为一个连接磷钼酸与氧化石墨烯的媒介，将大量磷钼酸离子固定在氧化石墨烯片层上，使得PPG（PMo-PDDA-GO）复合材料在比电容和循环稳定性方面可以得到大幅度提升。

关键词：氧化石墨烯；磷钼酸；离子植入；循环稳定

Using PDDA to Improve the Cyclic Stability of GO / PMo Electrode Material of Supercapacitor

Abstract

In this paper, graphene oxide (GO) was prepared by modified Hummers method, and further subjected to immersion treatment in saturated H3PMo12O40 solution for a long time (≥ 24 h) to obtain graphene / phosphomolybdic acid (GO / PMo) composites . The experimental results show that the oxygen-oxygen functional groups of the PMO ion interacted with the oxygen-containing functional groups on the surface of the GO sheet during the implantation process. After the spatial position and azimuth adjustment, the PMO ions are reduced to their surface potentials and finally attached to the sheet surface. The cyclic voltammetry (CV) of GO / PMo samples (GCD and other tests confirmed that the implantation of PMo ions could greatly improve the electrochemical performance of GO / PMo/.PDDA as a link between phosphomolybdic acid and graphene oxide , A large number of phosphomolybdic acid ions immobilized on the graphene oxide layer, making PPG (PMo-PDDA-GO) composite material in the specific capacitance and cycle stability can be greatly improved.

Key：Graphene oxide; Phosphorus molybdate; Ions implantation; Cycle stability

目录

摘要 I

Abstract II

第一章绪论 1

1.1选题背景 1

1.2石墨烯的研究现状 1

1.3多金属氧酸盐（POM） 2

1.4聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDDA） 3

第二章实验 4

2.1实验原料 4

2.2GO的制备 4

2.21预氧化 4

2.23氧化 5

2.3氧化石墨烯复合材料PMO/PDDA/GO的制备: 6

2.4.GO和PMO/PDDA/GO电极的制备： 7

2.5.表征及电化学性能测试的相关设备参数 7

第三章 样品的表征和分析 8

3.1.结构分析 8

3.1.1 AFM表面结构分析 8

3.1.2. X射线衍射分析 9

3.1.3. 傅立叶红外光谱 10

3.1.4.PPG的电化学性能 10

结论 13

主要参考文献： 14

第一章 绪论

1.1选题背景

随着人类经济的发展和人口的急速增长，传统能源如石油天然气等化石燃料消耗殆尽，随之而来的是大量的毒害气体NO, SOx和C02温室气体等对人类赖以生存的自然环境造成了极大的破坏，所以寻找一种可发展的绿色友好型的新能源体系是现在世界经济可持续发展的必经之路。为了-应对现今越来越恶劣的环境形势，世界各国均表示大力高效环保绿色无污染的新能源[1-3]。又以欧美，俄罗斯日本等国家在研发与应用方面投入巨大，并建立了的国家管理机构。太阳能、水能、风能及地热能等是我们所熟悉的新能源，优点是绿色可再生，缺点是不可以被直接拿来利用，还需要进行二次能源转化。有着诸多影响转化效率的因素在转化过程中，又以储能材料和储能元件最重要。如何使储能材料安全可靠同时介个低廉。并组装成转化效率高的储能器件，是迫切需要研究解决的问题。

超级电容器是近些年新兴的储能器件，，性能介于可充电电池和电解电容器之间[7]。它利用电极/电解液交换界面上的双电层在电极界面上发生氧化还原反应来储存能量。同时这种储存是可逆的，因此可以充放电反复使用，寿命得到极大的延长。

1.2石墨烯的研究现状

石墨烯（Graphene）是一种由碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜，单原子厚度。是一种二维晶体材料，又叫单原子层石墨 。石墨烯可以构建其他维数碳材料，如零维的富勒烯，一维的碳纳米管等。

图1 石墨烯构建各种碳材料的示意图

石墨烯材料具有非常优秀的导热性能和电子迁移率（300k），除此之外，比表面积巨大，杨氏模量较高(1100GPa)，还有一些优异的性质，量子霍尔效应（300k）、双极化电场效应，铁磁效应（300k）。但是长久以来，对石墨烯的应用一直处于理论阶段。主要原因是由于二维晶体自身的热力学不稳定，很容易在室温环境下分解。这一问题直至2004年才由Novoselov和Geim解决。他们用微机械剥离法获得了稳定存在的石墨烯。这使得大量的科研工作者投身于石墨烯在物理、化学、材料等各个领域的研究。尤其是在理论和试验研究方面展现出重大的科学意义和应用前景。

制备氧化石墨烯的方法有很多，现在常见的制备氧化石墨烯的方法有化学剥离法，外延生长法，化学气相沉积法。用鳞片石墨作为原材料制备氧化石墨烯或者石墨烯是一种经济高效的方法。氧化石墨烯具有良好的相容性，可以提高石墨烯与其他材料的相容性，可以改善纳米复合材料的热学性能、电学性能以及力学性能等其他综合性能。目前使用两种装配方法获得GO膜片。在第一种方法中，通过过滤胶体在基底上形成GO膜[5-7]。在第二种方法中，用GO的悬浮液涂覆基材和水，干燥后形成膜[8-10]。氧化石墨烯可以提高石墨烯与其他材料的相容性，改善纳米复合材料的热学性能、电学性能以及力学性能等其他综合性能。

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