题目：石墨烯复合材料的制备及其在电极材料中的应用

石墨烯具有特殊的表面化学特性，二维纳米结构以及丰富的功能化方式，因此其复合材料作为电极材料在多种电化学体系中可扮演重要的角色。本课题从燃料电池阳极催化剂以及锂离子电池负极材料两个电化学体系出发，研究了石墨烯复合材料作为这两种电极材料的优势和特点。 在第一部分中，通过原位沉积的方法先在石墨烯表面修饰Cu纳米颗粒进而通过置换反应获得石墨烯表面沉积Pd/Cu双金属颗粒的纳米复合材料，通过扫描透射显微镜、元素分布分析以及透射电镜分析，证明了石墨烯表面形成了Pd/Cu双金属结构。通过对乙醇在碱性条件下的电化学催化氧化测试表征了其作为燃料电池催化剂的性能。实验表明，通过控制反应条件可以获得最大电化学表面活性面积为20.22 m2/g，最大正向催化氧化电流高达392.6 mA/mgPd。研究中通过控制变量制得的几种复合材料均展现了明显高于商用Pd/C催化剂的稳定性。 第二部分中，在现有研究的基础上，采用Sn2+离子对氧化石墨进行还原，在水热反应的条件下制得了高度褶皱的石墨烯表面沉积纳米多面体SnO2复合材料。通过扫面电镜可以看出，石墨烯呈现高度褶皱的形貌特征，SnO2纳米颗粒在石墨烯表面均匀分布，颗粒呈现多面体形状。作为锂电池负极材料，该复合材料展现了优异的循环性能和储锂容量。从循环性能测试中得到，石墨烯负载SnO2纳米颗粒复合材料的可逆容量高达753.5 mAh/g。在20次循环后，复合材料电极的放电容量达到了499.4 mA/g，相当于可逆容量的66.3%，在35次循环后，保留的储锂容量仍可达到448.6 mAh/g，相当于可逆容量的59.5%。 本课题中制备得到的Pd/Cu双金属石墨烯复合材料以及高褶皱石墨烯负载SnO2纳米颗粒复合材料分别在直接乙醇燃料电池催化剂以及锂离子电池负极材料中展现了良好的综合性能，具有较好的应用前景。