刻孔石墨烯是在石墨烯上进行刻孔处理得到的一种新型石墨烯衍生材料。其独特的多孔结构使其在储能、过滤膜及分离膜等领域具有很好的应用前景。孔的尺寸和密度对于刻孔石墨烯非常重要,能够影响刻孔石墨烯的性能。本文选择了不同的过渡金属盐、贵金属盐及非金属盐对石墨烯进行刻蚀,通过控制盐的添加种类、氧化石墨烯的结构及刻蚀条件等过程对刻孔石墨烯的结构进行控制,得到了一系列具有不同孔结构的刻孔石墨烯材料。得到的结论具体如下:1、论文比较了过渡金属、贵金属、非金属盐对石墨烯的刻蚀情况,同时比较了盐的不同阴、阳离子对石墨烯刻蚀结构的影响,结果发现刻蚀剂的种类能够影响孔结构。对于过渡金属而言,Fe、Co、Ni盐均可在石墨烯上刻蚀,并产生孔洞,而Cu、Zn、Mn盐的刻蚀效果相对较差。选取Fe盐作为刻蚀剂时,石墨烯被剧烈刻蚀,甚至破碎。而选择Ni盐作为刻蚀剂,在同样条件下,产生大量尺寸均匀的孔,孔直径不超过250 nm。论文中还选择了贵金属盐对石墨烯进行刻蚀。结果表明,贵金属盐的刻蚀效果也与其催化性有直接关系。而非金属盐对石墨烯基本没有刻蚀效果。同时论文中还研究了对同一种盐,不同的阴离子对刻蚀效果的影响,结果表明:硝酸盐刻蚀效果强,醋酸盐蚀刻效果次之,氯化盐刻蚀效果最差。2、论文发现氧化石墨烯的结构(包括氧化程度等)对刻孔石墨烯的结构也有一定的影响,保持其他实验条件不变,只改变氧化石墨烯的氧化程度。结果表明高氧化程度石墨烯刻孔密度大于低氧化程度石墨烯,刻孔孔洞直径小于低氧化程度石墨烯。论文还研究了外在因素(包括刻蚀温度、pH值、升温速率等因素)对刻孔石墨烯的结构影响。结果发现当pH值为4,刻蚀温度较高(800°C),升温速率为5°C/min时,刻蚀效果最好。而且pH值影响与氧化石墨烯的氧化程度,对于刻蚀效果的影响具体统一性,氧化石墨烯上带有的酸性基团越多或者在氧化石墨烯溶液中增加酸性活性位点都能够提高刻蚀效果。同时我们还对具有不同孔结构的刻孔石墨烯进行了锂离子电池性能测试,发现,孔结构能够影响材料的锂离子电池性能。3、通过之前的刻蚀结果,我们对石墨烯的刻蚀机理进行一定的推断。认为不同金属盐在反应体系中对造孔过程产生影响这归结于它们的金属活动性,因此我们可以通过改变刻蚀剂,控制氧化石墨烯的酸性,pH值等因素来调控孔密度和尺寸。