● 摘要
由于石墨烯优异的物理及化学性质，已被广泛应用于传感器、药物载体、催化剂、锂离子电池电极材料等多个领域。本研究工作以石墨烯为研究主体，采用原位复合、同步还原技术在石墨烯片层上均匀沉积了银纳米颗粒，研究了银离子浓度、还原条件、还原剂种类对复合产物晶相和形貌的影响，进行了石墨烯及石墨烯-银纳米复合材料的电容性质研究。
全文由四章构成：绪论部分 (第1章) 论述了氧化石墨、石墨烯、石墨烯基复合材料的结构与分类、制备方法以及应用。实验部分第2章以氧化石墨为前驱体，以联胺为还原剂，采用原位复合、同步还原制备了石墨烯-银纳米复合产物 (RGO-Ag)，探讨了不同的银离子浓度、还原条件和还原剂等反应条件对制备材料结构和形貌的影响。在制备了石墨烯-银纳米复合产物基础上，实验部分第3章采用三电极体系，对制备产物RGO-Ag进行了电容性质研究。第4章为全文总结。
采用改进的Hummers法制备了层间距为0.73 nm前驱体氧化石墨 (GO)，100 mL 0.5 mg mL?1氧化石墨分散液和100 mL 0.02 mol L?1硝酸银溶液混合，所得悬浊液超声一小时，室温下搅拌12 h，离心，去离子水洗涤沉淀3~4次，冷冻干燥，得到中间体Ag+离子插层氧化石墨GO-Ag+。将200 mg Ag+离子插层的氧化石墨分散于200 mL水中，将200 mL联胺迅速加入到该分散液中，95 °C下搅拌回流反应12 h，过滤，去离子水洗涤，冷冻干燥，采用原位复合、同步还原氧化石墨和插层银离子，成功制备了石墨烯和银纳米复合材料RGO-Ag。银粒子在纳米复合材料中以20 nm左右粒径不规则的分布在石墨烯纳米片层上，并且，银纳米颗粒的存在阻止了石墨烯纳米片层的重组，使石墨烯在石墨烯-银纳米复合材料中处于剥离状态。制备石墨烯-银纳米复合材料的最佳优化条件是：银离子浓度交换容量倍率为10，使用联胺还原Ag+离子插层的氧化石墨，95 °C回流反应12小时。通过SEM、XRD、TEM、FT-IR和XPS等表征分析，进行了制备材料的结构和形貌表征。
采用三电极体系，在-0.2~0.8 V的电位窗口内和2 mol/L KNO3电解液中测试了RGO-Ag复合材料电极的电化学性质。RGO-Ag复合材料电极在10 mV s-1扫速下质量比电容为220 F g-1，性能明显优于单纯RGO电极材料的140 F g-1，并且拥有更小内阻及扩散电阻。RGO-Ag纳米复合材料电化学性质优异，是理想的电化学电容器电极材料。