磷酸在GO插层阶段的功能化调控及机理

王佳瑞, 李春丽, 程佳豪, 郝亚玲, 周楠, 杨鹏

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高等学校化学学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (01) : 69-79.

磷酸在GO插层阶段的功能化调控及机理

  • 王佳瑞, 李春丽, 程佳豪, 郝亚玲, 周楠, 杨鹏
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摘要

针对氧化石墨烯(GO)制备过程中插层阶段的调控及机理研究对GO功能化应用于电极材料具有重要的研究意义.本文在改进Hummers法的基础上,向H_2SO_4插层剂中加入不同体积的H_3PO_4,制备了不同氧化程度的GO.利用扫描电子显微镜(SEM)、 X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)等表征手段,分析了不同氧化程度的GO的微观形貌、元素组成、氧化程度,以探究H_3PO_4在插层石墨过程中的作用机理;并采用循环伏安法(CV)和交流阻抗法(EIS)对不同H_2SO_4/H_3PO_4体积比下的GO进行电化学性能测试,分析了H_3PO_4对GO电化学性能的影响,以达到调控石墨的插层氧化从而提升GO导电性的目的 .结果表明,单一的H_2SO_4使GO基面上的邻位二醇过度氧化造成孔洞, H_3PO_4的加入会扩大石墨层间距,使氧化剂更易进入石墨层间,并与1,2-二醇反应生成环状结构以起到保护基面的作用,从而提高GO的导电性. H_3PO_4作为辅助酸会协助H_2SO_4制备基面更加完整且氧化程度更高的GO,但其酸性较弱,不可完全代替H_2SO_4在氧化过程中的作用.

关键词

氧化石墨烯 / 磷酸插层 / 机理研究 / 电化学 / 化学反应 / 部分氧化

中图分类号

TQ127.11

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王佳瑞, 李春丽, 程佳豪, 郝亚玲, 周楠, 杨鹏. 磷酸在GO插层阶段的功能化调控及机理. 高等学校化学学报. 2024, 45(01): 69-79

基金

内蒙古自然科学基金(批准号:2023LHMS05020); 自治区直属高校基本科研业务费项目(批准号:JY20220042)资助

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