《石墨烯三維多孔雜化結構的原位合成及其儲能特性》是依託天津大學，由趙乃勤擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：石墨烯三維多孔雜化結構的原位合成及其儲能特性
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：趙乃勤
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
碳納米材料具有優異的物理、化學和力學性能，在能源材料領域極具套用前景。但單一結構碳納米材料易團聚而導致的有效比表面低、作為電極材料的結構穩定性和浸潤性差等問題限制了其性能的發揮。本課題以新型石墨烯內嵌碳納米洋蔥（CNOs）三維多孔雜化結構的製備及其電化學特性為研究目標，將化學法和粉末冶金法相結合，在冷壓CNOs/銅形成的預製體內，以CNOs表面接枝的分子鏈段為碳源，以銅粉骨架為模板和催化劑，經燒結實現石墨烯的原位生長，獲得CNOs/石墨烯多孔複合結構。研究CNOs接枝、石墨烯生長和原位摻雜的影響因素和機理，探明石墨烯可控生長規律和調控途徑；研究CNOs含量、孔結構對複合材料強度和電化學性能的影響；結合理論計算，探討影響其電化學性能的關鍵因素，建立儲能模型並闡明機理。該研究結果可望獲得高導電、高強度、高效能的超電容電極用碳納米複合材料，為高性能電化學儲能器件的開發套用提供理論指導和技術途徑。
zhua曲子白渡白顆
結題摘要
三維石墨烯具有優良的物理、化學和力學性能，在能源材料領域極具套用前景。如何實現三維石墨烯材料的可控生長，一直是相關領域的關鍵問題。此外，將三維石墨烯與其它納米材料相結合，以構築雜化與複合結構，可克服單一種類材料由本身結構限制而帶來性能不足，對促進本領域的發展具有重要意義。本項目將模板法與化學氣相沉積、粉末冶金、3D列印等技術相結合，利用金屬粉末、納米多孔金屬、可溶鹽等作為模板，以葡萄糖、蔗糖、乙炔等作為碳源，實現了三維多孔石墨烯材料可控制備。系統地探究了前驅體種類、模板成分與尺寸、生長溫度等因素對三維多孔石墨烯生長形成的影響。在此基礎上，通過對模板種類和前驅體的調控，實現了碳納米雜化結構的可控合成，設計併合成了碳納米洋蔥/三維石墨烯雜化結構、碳納米管/三維石墨烯雜化結構、氮氧摻雜三維多孔碳網路、三維石墨烯基複合材料等新材料。以所製備三維石墨烯基材料作為電極，研究了其在超級電容器和二次電池等儲能器件中的電化學性能，並對其儲能機理進行了探討。該研究實現了三維多孔石墨烯基材料的可控制備，為先進碳納米材料的發展開闢一條新的有效途徑。 項目發表SCI收錄標註有項目資助的論文23篇，申請發明專利7項，培養博士研究生5人，碩士研究生5人，達到預期目標，完成項目規定的研究任務。
