氧化石墨烯复合气凝胶的制备及其性能研究的任务书.docx

氧化石墨烯复合气凝胶的制备及其性能研究的任务书
一、任务背景
随着科技的进步和人们对材料性能需求的不断提高，新型纳米材料开始受到人们关注。其中，石墨烯作为一种全新的纳米材料，在电子、光学、力学等领域都具有潜在的应用前景。但是，由于石墨烯本身的特殊结构和表面能等因素，导致其在应用过程中易发生聚集，对于制备和应用造成一定的困难。为了克服这个问题，学者们开始将石墨烯与其他材料复合进行研究。气凝胶以其具有高比表面积、低密度、良好的化学稳定性等优点逐渐成为石墨烯复合材料的理想载体。
二、任务目的
本次任务旨在通过实验制备出氧化石墨烯复合气凝胶，并对其性能进行研究。具体目标如下：
1.制备出氧化石墨烯复合气凝胶材料。
2.对复合气凝胶的形貌、结构、热力学以及光学特性进行研究。
3.对复合气凝胶的力学性能和导电性能进行研究。
4.对氧化石墨烯复合气凝胶在储能和催化方面的应用进行初步探讨。
三、任务内容
1.氧化石墨烯的制备:在草酸和硝酸的作用下，将天然石墨烯进行氧化处理，制备出氧化石墨烯材料。
2.气凝胶的制备:通过溶胶-凝胶法制备气凝胶材料，选用TEOS（四乙氧基硅烷）和正己氧基甲基丙烯酸酯为前驱体，将其在丙酮中溶解，并经过深冷却后进行气凝胶化反应。
3.复合气凝胶制备:在氧化石墨烯水溶液中加入一定浓度的气凝胶溶液，并通过超声波法将两种溶液充分混合，制备出氧化石墨烯复合气凝胶材料。
4.表征测试:利用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、热重分析（TGA）、紫外-可见吸收光谱（UV-vis）等技术手段，对复合气凝胶的形貌、结构、热力学以及光学特性进行表征和分析。
5.力学性能测试:采用万能试验机对复合气凝胶的拉伸强度和弹性模量进行测试。
6.导电性能测试:采用四探针法对复合气凝胶的电阻率进行测试。
7.储能和催化性能初步研究:将复合气凝胶材料用于储能和催化方面的实验，初步探讨其应用前景。
四、预期成果
1.制备出氧化石墨烯复合气凝胶材料，并对其形貌、结构、热力学和光学特性进行表征和分析。
2.对氧化石墨烯复合气凝胶材料的力学性能和导电性能进行测试，并得出相应数据。
3.对氧化石墨烯复合气凝胶材料在储能和催化方面的应用进行初步探讨，并得出初步结论和展望。
4.编写实验报告，并进行实验报告研讨和答辩。
五、任务周期和预算
本次任务周期为三个月，预算为1.5万元。具体预算分配如下：
1.实验材料费用（包括氧化石墨烯、气凝胶前驱体、分析试剂等）：0.5万元。
2.实验设备费用（包括SEM、TEM、XRD、FTIR、TGA、UV-vis等仪器的使用费用）：0.5万元。
3.劳务费用（包括实验室人员实验和测试费用、报告编写和研讨费用）：0.5万元。
六、任务重点和难点
1.重点：氧化石墨烯复合气凝胶的制备和表征测试。
2.难点：氧化石墨烯与气凝胶复合的过程以及复合气凝胶在储能和催化方面的应用研究。