摘要
在众多石墨烯的衍生物中，还原氧化石墨烯(rGO)是一种比较容易制备，且其部分光电性能与本征石墨烯接近的一种。本论文的工作分两个部分，一是围绕电化学阳极氧化剥离石墨阳极制备氧化石墨烯(GO)的工艺优化展开工作，以努力提高所制GO溶液的浓度为目的，在前期大量电解液筛选工作的基础上，主要对KOH电解液为基础的电解制备工艺进行了较系统的探讨；二是利用GO可经水热法过程还原的特点，将含 GO的镍盐溶液经水热过程，制备出水热Ni(OH)2/rGO复合物，将其应用于碱性锌镍电池，初步探讨了制备GO的工艺参数对电池性能的影响。主要研究结论如下： (1)首先筛选出最优的KOH溶液浓度为0.1 M；比较不同品质石墨阳极的结果认为，光谱纯石墨更有利于获得高浓度的GO溶液；比较不同材质阴极材料的结果认为，泡沫镍阴极比石墨阴极能获得更高浓度的GO溶液。 (2)从电解工艺参数而言，不论是石墨阴极或是泡沫镍阴极，随着KOH电解液浓度的增加、电解液温度的增加、阳极电流密度的增加，所获GO溶液的浓度均呈现先升高而后降低这种抛物线型变化规律。经UV-Vis吸光度方法检测GO溶液的浓度，用泡沫镍阴极所获得的GO溶液的最大浓度可达1.6695 mg·mL-1。经SEM、TEM、Raman等图谱对所制GO形貌和品质进行比较探讨的结果表明，采用光谱纯石墨阴极，所制GO的氧化度较高，GO的片状结构也较均匀。如在35℃的0.1MKOH电解液中阴阳极均光谱纯石墨，20V恒压电解6 h所得GO的ID/IG=1.0774。 (3)通过对比以纯水热 Ni(OH)2和水热 Ni(OH)2/rGO 复合物所制碱性锌镍电池的充放电性能发现，Ni(OH)2/rGO复合物中rGO含量越高，Ni(OH)2的放电比容量越高、电池的循环性能越好，这说明 Ni(OH)2/rGO 复合物的电子导电性明显优于纯水热Ni(OH)2。从GO的品质影响来看，由光谱纯石墨阴极所制GO要优于由泡沫镍阴极所制GO，这说明GO的氧化程度，Ni(OH)2/rGO复合物的性能越好。如：最优水热Ni(OH)2/rGO复合物0.1 C下的首次放电比容量可达253 mAh/g，而同样条件下的纯水热Ni(OH)2仅有50 mAh/g。
NETL