【摘 要】
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三维石墨烯（3D-graphene）具有良好的物理化学性质,在能源和环境方面具有广阔应用前景,已经引起人们的广泛关注。目前,常用合成3D-graphene方法,如化学气相沉积法（CVD）、氧化石墨烯自组装法等,这些方法往往会因为操作复杂、生产成本高等原因限制其大规模生产。本论文发展了一种新型、简便、通用、可大规模生产的“共沉淀-碳化法”,该方法以水溶性生物质为碳源、无机盐为模板,得到了由薄、透明、
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三维石墨烯（3D-graphene）具有良好的物理化学性质,在能源和环境方面具有广阔应用前景,已经引起人们的广泛关注。目前,常用合成3D-graphene方法,如化学气相沉积法（CVD）、氧化石墨烯自组装法等,这些方法往往会因为操作复杂、生产成本高等原因限制其大规模生产。本论文发展了一种新型、简便、通用、可大规模生产的“共沉淀-碳化法”,该方法以水溶性生物质为碳源、无机盐为模板,得到了由薄、透明、起皱且互连的纳米薄片组成的棉花状3D-graphene。首先,通过改变生物质种类及质量、盐及溶剂的种类和热还原温度制备出不同类型的3D-graphene,证明该方法简便、通用、易于大规模生产。并通过扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、拉曼（Raman）、X-射线衍射（XRD）、X-光电能谱（XPS）、比表面积、元素分析和红外等分析方法,探究温度和生物质质量对3D-graphene形貌、晶型的影响。此外,进一步研究了合成材料在近红外光热转换、吸附、电极材料领域的性能。实验结果表明:1)该法方法简单、通用、成本低、可大规模生产,通过改变蛋白质的质量、碳源、溶剂和盐的种类,可以合成结构形貌相似的3D-graphene材料。且随着处理温度的增加,材料的结晶性越来越好,当温度达到1500℃时最好。2)具有优异的光热转化性能,在波长808nm且功率密度为1.5 W·cm-2的近红外光照射下,合成的材料（C-BSA-1500℃）的PTC效率为79.76%。3)具有良好的吸附性能,得到的材料（C-BHL-600℃）对甲基紫（350.0 mg·g-1）、亚甲基蓝（360.0 mg·g-1）、百草枯（69.5 mg·g-1）和磺胺二甲氧嘧啶（35.6 mg·g-1）的吸附容量比较高,并且有快的动力学吸附速度,可瞬间从溶液中去除目标染料。4)具有良好的电学性能和高电导率（3.4×103 S·m-1）,作为电极材料,得到的材料（C-BSA-1400℃）可以展示出高的电池容量252.5 mAh·g-1（电流密度为0.2 A·g-1）和显著的循环稳定性,在第100次其电池电容量是250.5 mAh·g-1。综上所述,本论文提出一种新型、简便、通用的合成方法,通过该方法合成出的材料具有优异光热转化、吸附和电学性能,有望应用于海水淡化、水体净化和电池等领域。
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