导　　师： 王小英

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 石墨烯是由单层碳原子构成的新型二维材料,因其独特的物理化学性能而在电化学储能方面具有巨大的应用潜力,但目前的制备方法存在成本高、产率低和产物易团聚、不稳定等问题,限制了石墨烯的应用。木质纤维生物质是重要的天然可再生资源,具有来源广泛、储量丰富和可生物降解等优点。木质纤维生物质含有大量的羟基和醛基等活性基团,以及独特的空间结构,具有较好的还原和稳定能力。本研究利用木质纤维生物质的天然优势,将其结构特点与石墨烯的优异性能相结合,构建了木质纤维组分/石墨烯复合材料的绿色合成工艺,一方面优化了石墨烯的制备方法,另一方面赋予了木质纤维生物质优异性能,拓展了木质纤维生物质资源在电化学储能方面的应用前景,实现了木质纤维生物质资源的高值化利用,主要研究内容包括:1.离子液体中纤维素/石墨烯复合材料的绿色制备及其作为锂离子电池负极材料的性能研究以[Bmim]Cl离子液体为溶剂,纤维素溶剂化复合物为剥离剂,通过液相剥离法制备出纤维素/石墨烯复合材料。利用纤维素分子上羟基对石墨片层上π电子的共轭作用以及离子液体对石墨层间范德华力的减弱作用,纤维素溶剂化复合物能够对石墨片层进行剥离。当石墨浓度为1.43 mg·mL-1,纤维素与石墨比例为4:1,超声时间为180 min时,复合材料中的石墨烯含量可达1.12 mg·mL-1,片层厚度约1.25 nm,横向尺寸约1μm。在再生过程中,纤维素分子上羟基与石墨烯片层产生氢键作用,防止石墨烯片层间的团聚。作为锂离子电池负极材料,碳化后的纤维素/石墨烯复合材料表现出较好的电化学性能,首次放电比容量可达1280 mAh·g-1。经过50次循环,放电比容量可达685 mAh·g-1,容量保持率为68.5%,库伦效率高达98.3%,能够保持较高的容量和循环稳定性。2.三维多孔木质素/石墨烯复合材�

关 键 词： 纤维素 木质素 蔗渣 石墨烯 电化学性能

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