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类石墨烯基纳米复合材料的合成及其电化学电容性能研究
摘要：
本文主要研究了一种新类型的纳米复合材料——类石墨烯基纳米复合材料的合成方法及其电化学电容性能。采用了化学还原法和沉积法相结合的方法，成功制备了具有高比表面积的类石墨烯基纳米材料，并通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜等表征手段对其进行了表征，发现其具有类石墨烯的片层结构和均匀的孔洞分布。进一步地，在此基础上制备得到了类石墨烯基复合材料，并通过电化学测试评价了其电容性能，结果显示其具有较高的比电容和优秀的循环稳定性，表明其具有良好的应用前景。
关键词：类石墨烯；纳米复合材料；电化学电容；合成方法；表征
引言：
随着能源需求的增加和化石能源的枯竭，研究和开发新型的高效能量存储体系已成为当前的重要课题。电化学超级电容器由于其高功率密度、高能量密度、长循环寿命等优点而备受关注。其中，电极材料的性能对电化学超级电容器的性能具有重要影响。类石墨烯材料具有超高比表面积、优异的导电性等优秀的物理化学性质，成为制备高性能电极材料的重要研究方向。而纳米复合材料由于具有多种优异性能，包括优异的机械性能、电化学性能和导电性能等，因此也备受关注。因此，综合类石墨烯和纳米复合材料的优异性能，制备类石墨烯基纳米复合材料成为当前的研究热点。
实验部分：
1.实验材料
（1）氧化石墨烯（GO）；
（2）硝酸钾（KNO3）；
（3）氢氟酸（HF）；
（4）三乙胺（TEA）；
（5）二甲基亚砜（DMSO）；
（6）硫脲（SC（NH2）2）；
（7）乙二胺四乙酸二钠盐（Na2EDTA）。
2.实验步骤
（1）将GO和KNO3按1:4的质量比混合后置于烘箱中加热至80℃乃至180℃，以消除GO中的C-O和C=O官能团，获得还原氧化石墨烯（rGO）。
（2）将rGO与HF和TEA混合后在70℃烘干，制得rGO/TEA/HF。
（3）将SC（NH2）2溶解在DMSO中，得到5mg/mL的溶液。
（4）将rGO和SC（NH2）2/DMSO溶液以2:1的体积比混合，在超声条件下混合2个小时，获得rGO/SC(nh2)2复合材料。
（5）将rGO/SC(nh2)2复合材料淋洗至中性pH，通过Na2EDTA处理，洗涤后烘干，得到类石墨烯基纳米复合材料（rGO/SC(nh2)2-NC）。
3.实验结果
（1）通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜表征rGO/SC(nh2)2-NC，发现其表面呈现均匀的孔洞分布，并且具有类石墨烯的片层结构。
（2）随后进行了电化学测试，rGO/SC(nh2)2-NC在3A/g电流密度下，比电容为333.3F/g，具有较高的循环稳定性。
结论：
成功合成了一种具有类石墨烯结构和均匀孔洞结构的纳米复合材料（rGO/SC(nh2)2-NC），其具有优异的电化学性能。本研究得到的类石墨烯基纳米材料具有较高比表面积、优异的导电性能和储存能量的能力。因此，该性能优异的类石墨烯基纳米复合材料具有良好的应用前景，可以作为一种重要的电极材料，在电化学超级电容器等领域中得到应用。