氨基化石墨烯电极制备及其电化学性能研究

1、本科学生毕业论文论文题目：氨基化石墨烯电极的制备及其电化学性能测试学 院：化学化工与材料学院年 级：2010级专 业：高分子材料与工程姓 名：刘抱学 号：20101649指导教师：孙立国 2014年 4月26 日摘要利用改进Hummers法制备品质良好的氧化石墨烯，对得到的氧化石墨烯用氯化亚砜酰卤化，酰卤化后的氧化石墨烯在甲苯与乙二胺的作用下得到氨基化的石墨烯，干燥，研成粉末，然后利用自制的压片设备将氨基化石墨烯粉末制成片状石墨烯电极。 采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）、X-射线衍射仪（XRD）、傅立叶变换红外光谱仪（FT-IR）等对所制备的氧化石

2、墨烯与氨基化石墨烯分别进行表征。对制备的石墨烯电极进行循环伏安测试（CV）、交流阻抗测试（EIS）来测试氨基化石墨烯电极的电化学性能。结果表明：经氨基化的石墨烯表面氧化基团明显减少，羟基、氨基等含氧基团大部分被氨基代替，片状的氨基化石墨烯电极可作为电化学电极。关键词氧化石墨烯；氨基化石墨烯；石墨烯电极AbstractThe graphene oxides(GOs) were prepared by oxiding flake graphite via the modified Hummers method and halogenated by thionyl chloride after cl

3、eaning. Then the obtained GOs were aminated by reacting with ethanediamine in methylbenzene. The amino-graphenes were dried and pulverized, then crushed into pellet electrode at high pressure using homemade machine. The GOs and amino-graphenes in this experiment were analyzed and characterized by th

4、e search engine marketing(SEM), transmission electron microscope(TEM), X-ray diffraction(XRD) and fourier transform infrared spectrometer FT-IR. The cyclic voltammetry(CV) and electrochemical impedance spectroscopy(EIS) were used to illustrate the electrochemical performance of amino-graphene electr

5、ode. The results reveald that oxygen groups of the GOs such as hydroxyl and carboxyl groups were reduced and replaced by amino. The amino-graphene electrode can be apply to the electrochemical catalysis.Keywordsgraphene oxide(GO); amino-graphene; graphene electrode1目录摘要IAbstractII第一章 绪论21.1 引言21.2 石

6、墨烯的制备方法31.2.1 物理方法31.2.2 化学方法31.3 氨基化石墨烯的特点与应用61.4 本文研究内容6第二章 实验部分72.1 实验仪器及试剂72.1.1 实验仪器72.1.2 实验试剂82.2实验流程82.2.1氧化石墨烯的制备82.2.2氨基化石墨烯电极的制备10第三章 结果与讨论113.1扫描电子显微镜（SEM）113.2透射电子显微镜（TEM）113.3原子力显微镜（AFM）123.4 X射线衍射（XRD）133.5傅里叶变换红外（FT-IR）143.6循环伏安测试（CV）163.7交流阻抗测试（EIS）16结论18参考文献19致谢22氨基化石墨烯电极的制备及其电化学性能

7、测试第一章 绪论1.1 前言2004年，英国曼彻斯特大学的Geim课题组通过微机械剥离法首次获得石墨烯，自从那以来，作为一种新型二维纳米碳质材料，石墨烯在整个科学界引起了广泛的关注和深入的研究1。石墨烯由单层碳原子构成一种新型碳材料，碳原子堆积成二维蜂窝状晶格结构，是构建其它碳质材料（如富勒烯、碳纳米管、石墨）的基本单元1-5。它不仅结构非常稳定，而且展现出非凡的电子、光学、热学以及机械特性，包括较高的杨氏模量(1100GPa)、拉伸强度（125GPa）、热传导性（5000Wm-1K-1）、电荷载体迁移率（200,000 cm2 V1 s1）、特殊的比表面积（理论计算值2630m2g-1）、高

8、化学稳定性和透光性等。因为其特殊的结构，石墨烯还具有可控的带隙、量子隧道效应、量子霍尔效应、极好的电导率这一系列性质7。正是因为石墨烯这些吸引人的特性，引起不同科研机构的极大兴趣并且尽可能地实现石墨烯纳米层在不同领域中的应用，如生物医学、增强的复合材料、传感器、催化作用、能量转换和存储装置、显示器和太阳能电池的电子学和透明电极等。基于此，石墨烯拥有非常美好的发展前景2-5。石墨烯之间有很强的相互作用，易于在石墨烯表面形成立体结构。不管在催在燃料电池中，催化剂的催化活性和寿命和电池催化剂的载体息息相关，一种比表面积较大、孔结构合理的载体，催化剂具有更长的寿命和更好的催化活性。然而，由于石墨烯以及

9、其衍生物容易发生团聚，导致石墨烯比表面积降低，从而使其作为电极材料时比容量降低，最终导致所制备的器件性能降低，为了解决这一问题，往往需要对石墨烯进行修饰和改性，提高其导电性能。目前，大部分以石墨烯为材料的电极，多数是将石墨烯涂覆在泡沫镍或玻碳电极上，而本论文提供了一种制备纯石墨烯电极的方法，并且电极表面带有氨基基团，有利于对石墨烯电极进行进一步修饰。本论文的制备方法是通过先制备氧化石墨6，然后用盐酸、乙醇、去离子水将粗产品洗涤处理后，超声、离心、烘干得到较为纯净的氧化石墨烯粉末。再在氯化亚砜的作用下，使氧化石墨烯卤化，除掉溶剂并且处理后，在甲苯中与乙二胺的作用下制备氨基化的石墨烯粉末，最后在自

10、制的片状电极制备装置中制成片状氨基化石墨烯电极。本论文中由于石墨烯表面带有氨基，非常有利于电极表面吸附其他纳米金属粒子，所以氨基化石墨烯电极可作为电化学催化电极应用于电化学领域。1.2 石墨烯的制备方法 迄今为止，常用的石墨烯制备方法有物理方法和化学方法两种，常见的物理方法有：微机械剥离法，液相剥离法。常见的化学方法有：氧化石墨还原法，石墨插层剥离法，化学气相沉积法。此外还有电化学剥离石墨烯等方法，其中应用最广泛的方法是化学还原法。1.2.1 物理方法(1) 微机械剥离法Ruoff及其合作者在1999出版的几篇论文，概述了微机械脱落制备石墨烯潜在的重要性，为各种各样的基础研究和石墨烯应用奠定了

11、基础7。这项工作启发了物理学家模仿原子力显微镜悬臂发明了一个支柱，将石墨粘在上面并用透明胶带一层一层剥离石墨得到了非常薄的石墨片层。2004年，Novoselov以及Geim报道了使用微机械剥离法制备了单晶石墨片，在环境下有非常稳定的半金属性能，并且质量特别好。这种膜在价带和导电键之间有微小的重叠，并且在电场作用下有极强的二级性，电子在空穴的存在高达每平方厘米103个8。这种方法可以制备出2um宽3nm厚的石墨烯片，虽然得到的石墨烯片质量比较好，但不容易得到单层石墨烯，且产率较低不利于大规模生产。(2) 液相剥离法气相或液相是将石墨烯分散在各种气相或液相溶剂，这种溶剂通常有二甲基甲酰胺（DMF

12、)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)以及邻二氯苯(ODCB)，并用频率较高的超声波分离得到少层或单层的石墨烯。由于石墨烯片层之间存在-键，而以上溶剂具有高沸点，可以与石墨烯层-键发生相互作用，当这种相互作用力与石墨剥离所需要的表面张力相近或者大于表面张力时，在超声的作用下，石墨烯片层会轻易分离开来，但这种方法很难制备出单层的石墨烯9。1.2.2 化学方法(1) 氧化石墨还原法这个方法是目前为止使用最广泛产量最高的石墨烯制备方法，原始石墨经过氧化后表面含有羟基、羧基、环氧基的含氧基团（如图1-1所示），在这个过程中原始石墨被反应试剂经过嵌层剥离形成层状氧化石墨，然后在各种还原剂的还原下形成石墨烯，再在

13、超声的条件下剥离形成纳米级石墨片。氧化石墨还原法最关键的步骤是制备氧化石墨烯，目前制备氧化石墨烯主要有Brodie10、Staudenmaier11、Hummers12和三种方法，这三种方法的共同点是：使用无机强酸（如98%浓硫酸、发烟硝酸）处理鳞片石墨，形成一阶型(Stage-1)石墨层间化合物，然后加入强氧化剂对其进行氧化，然后水解得到氧化石墨，最后剥离为氧化石墨烯。这三种方法所不同的是：Brodie法使用发烟HNO4和KClO处理原始石墨；Staudenmaier法使用浓硫酸和发烟硝酸混合酸对石墨粉进行处理，同样使用KClO为氧化剂，但是这类方法得到的GO碳层破坏严重，其端面也引入大量的

14、羧基等含氧官能团，而Hummers法氧化程度和氧化时间较其他两个方法都占优势，且产物结构较完整，安全系数相对高很多，成为制备氧化石墨烯最常用的方法。图1-1 石墨氧化机理制备氧化石墨烯之后还原步骤也是渐渐多样化。在化学还原中，最常见的是使用水合肼还原氧化石墨13,大部分强还原剂会有剧烈的反应，但是水合肼的还原比较温和容易控制；具有极强还原能力的还原剂如氢化锂（LAH），仍然具有和常用溶剂（如水）产生副反应缺点。在有些报道中，硼氢化钠被证明是比水合肼更有效的还原剂14，但是硼氢化钠容易水解，所以需要过量还原剂才可以有效的还原氧化石墨烯，这种方法的可测量性是不确定的。其他的化学还原剂包括对二苯酚、

15、液态氢（膨胀后）以及强碱性溶液15,但是这几种还原剂的还原性却不如肼类化合物以及硼氢化钠。当然，化学还原氧化石墨烯的肯定是最常用的方法，但它绝不是唯一的方法。像如今出现的热还原16-17，相比于直接使用化学还原剂还原氧化石墨烯表面的官能团，热还原是一种直接将具有热稳定性的氧化石墨烯在热炉中加热从而得到石墨烯的方法。它的原理是氧化石墨烯在1050下加热产生二氧化碳，其产生的巨大挤压力使层叠结构脱落，但是这个过程中会有至少30%的氧化石墨烯损失，并且得到的石墨烯具有结构上的缺陷，虽然现在并没有研究过，但是这些缺陷相比于化学还原得到的石墨烯来说，可能在石墨烯产品的机械性能上有很大的影响。除了这两个方

16、法之外，另一个方法是电化学还原。虽然以前有过在化学还原氧化石墨烯上电镀金属纳米粒子，但是用来还原氧化石墨烯是最近才使用18。在原则上，电化学还原可以避免使用化学还原试剂的危险性和反应过程中可能产生的副产物，氧化石墨烯需要做成薄膜沉积在基底上（常用基底有玻璃、塑料、导电玻璃等）。操作方法是将电极固定在氧化石墨烯薄膜的两端，以磷酸钠溶液为电解质，在电化学工作站中运行循环伏安测试，工作电位从-0.87V-0.6V。虽然电化学还原避免了化学还原试剂和副反应，但是由于氧化石墨烯必须沉积在基底上，所以并不适合大规模生产，而我们需要的是一种能够大规模生产制备石墨烯的方法。(3) 石墨插层剥离法石墨丰富的插层

17、化学为获得单层石墨烯提供了一条非常有吸引力的途径，而且这种方法导致的石墨层间距使得石墨可以大范围的脱落。然而，以往过去二十年的研究表明，虽然石墨层间化合物是石墨脱离剥层很好的过渡态（一般使用热冲击、酸处理的方法来使石墨层间脱离），但是只能得到薄层的石墨烯，并不能得到单层石墨烯。随着酸处理和热冲击，石墨膨胀增大，石墨烯内层间距必然也会扩大。(4) 化学气相沉积化学气相沉积法目前被认为是制备高质量的石墨烯薄层最有前景的方法，特别是应用于电子和光电领域的石墨烯。自从2009年Kong等报道了在多晶Ni基底沉积了层状石墨烯，各学者对生产可控且厚度均一的石墨烯薄膜做出了巨大的努力。石墨烯可以通过烃类分解

18、产生的碳在金属表面沉积，然后使用化学试剂将基底腐蚀，得到片层较薄或者单层的石墨烯。然而，只有石墨烯能够从金属基底转移到其他基底上才能有实用价值，这看起来很简单，但是目前只在Ni基底上产生的多层石墨烯和在Cu基底上产生的单层石墨烯能够做到这一点。而且必须使用高成本的仪器。1.3 氨基化石墨烯的特点与应用将石墨烯的优良性能转移到复合材料上面临着两个主要的问题。第一个问题是石墨烯表面具有原子级光滑和非反应性的特点，抑制了电子负荷的从石墨烯转移到其他材料上，导致石墨烯与其他材料之间界面化合键太少。第二个问题是石墨烯表面积大以及内部存在比较强的范德华力，所以本身具有低分散性，从而石墨烯很容易在聚合物基底

19、上团聚19。更糟糕的是，在复合材料中这种石墨烯通过传统的基于剪切滞后机制，作为纳米孔或矩阵的缺陷，大大阻碍了复合材料的加强和强化，这些对石墨烯加强复合材料的性能有很大的影响。通过对石墨烯表面进行官能化能够对这些问题迎刃而解，石墨烯表面官能化可以为与基底材料结合提供多个结合位点，从而负载可以成功的转移到石墨烯上。氨基官能团具有较高的化学反应活性，这使得它可以与多种化学物质发生反应。对氨基官能化碳纳米管的研究表明，碳纳米管的表面的不同的氨基基团对碳纳米管在不同溶剂中的分散性影响很大。与纯聚合物或者未经处理的碳纳米管复合材料相比，氨基功能化碳纳米管复合聚合物性能有了很大的改性20。氧化石墨烯与原始石

20、墨相比，氧化石墨烯严重氧化，在表面有羟基、羧基、环氧基等含氧基团，这些官能团使得石墨烯表面氨基官能化更加容易。1.4 本文研究内容本文工作是以鳞片石墨经Hummers法制备的氧化石墨烯为基本材料，经过处理后使用氯化亚砜将其酰卤化，然后在甲苯中乙二胺的作用下将氧化石墨烯表面的含氧基团如羟基、羧基取代为氨基制成氨基化石墨烯，研究其表面形态、电性能。具体思路和内容如下：1. 氧化石墨烯的制备：本文使用改进的Hummers法制备出性能优良的氧化石墨烯，并对其进行表征。2. 制备氨基化石墨烯及电极：在上一步骤中得到的氧化石墨烯处理，分别使用氯化亚砜、乙二胺将其官能团化，再将产物经过处理得到氨基化石墨烯，

21、并对其进行表征。将处理后的氨基化石墨烯粉末经过自制模具压成电极片，并对其进行电化学性能测试。第二章 实验部分2.1 实验仪器及试剂2.1.1 实验仪器表2-1 实验仪器表仪器名称型号生产厂家电子天平FA-1004奥豪斯上海有限公司恒温水浴锅W201上海申胜生科技有限公司恒速搅拌器5IK902A-CF上海申胜生科技有限公司台式高速离心机TG16-WS湖南湘仪实验仪器开发有限公司电热恒温鼓风干燥箱DHG-9240A上海申宏实验设备有限公司真空干燥箱D2F-6050上海恒科学仪器有限公司超声波清洗器DL-720A上海立信仪器有限公司大功率数显控温磁力搅拌器99-1A常州恒睿仪器设备制造有限公司扫描电

22、子显微镜S4800日本HITACHI公司透射电子显微镜JEOL-2010日本电子株式会社X-射线衍射仪D/MAX-B日本理学电器公司傅立叶红外光谱仪SPECTRUM ONE美国PE公司原子力显微镜Asylum Research MFP-3D牛津仪器公司电化学工作站CHI604d上海辰华仪器有限公司2.1.2 实验试剂表2-2 实验试剂表仪器名称缩写等级成产厂家500目鳞片石墨碳含量大于98%国药集团化学试剂有限公司高锰酸钾KMnO4分析纯国药集团化学试剂有限公司98%浓硫酸H2SO4分析纯国药集团化学试剂有限公司磷酸H3PO4分析纯国药集团化学试剂有限公司盐酸HCl分析纯国药集团化学试剂有限公

23、司乙醇C2H4O2分析纯国药集团化学试剂有限公司双氧水H2O2分析纯国药集团化学试剂有限公司氯化亚砜SOCl2分析纯国药集团化学试剂有限公司甲苯C7H8分析纯国药集团化学试剂有限公司乙二胺C2H8N2分析纯国药集团化学试剂有限公司2.2实验流程制备氨基化石墨烯电极主要分为两个步骤：1、制备氧化石墨烯；2、以氧化石墨烯为原料制备氨基化石墨烯（原理如图2-1所示）及电极； 图2-1 氨基化石墨烯制备示意图2.2.1氧化石墨烯的制备本实验采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯，即在原始Hummers法原料中加入磷酸使其能更好的嵌入氧化基团，加强氧化效果，与传统Hummers相同，该反应主要分为三个

24、阶段：分别是低温，中温，高温反应。低温反应由强质子酸嵌入石墨插层，再中温反应以强氧化剂氧化，然后高温水解成氧化石墨，最后超声剥离成氧化石墨烯。具体流程为：（1）称量1.2g磷片石墨，倒入干燥洁净三颈瓶（加入时不要残留于瓶壁），用移液枪取60mL浓硫酸（用量大时可用量筒量取，用量控制在理论值左右即可）与6.7mL磷酸（硫酸：磷酸=9:1）,将体系至于冰盐浴中，温度降低至4度以下（24度为佳），开始缓慢搅拌（搅拌速度不可过快，以免将原料甩于瓶壁）。（2）低温反应：搅拌大概20min后，称取8g KMnO4，用漏斗缓慢加入三颈瓶液体中（不可过快，每次一小药匙，15min左右加完），然后搅拌2h。现象

25、：体系呈墨绿色偏黑微微粘稠状液体。（3）中温反应：搅拌2h之后，撤去冰浴，将体系移入水浴锅，温度调节到35度，搅拌24h。现象：液体粘稠度加剧，颜色略深。（4）高温反应：搅拌24h之后，向体系中连续加入300mL去离子水，待搅拌均匀后，加入30mL 30%双氧水，撤去水浴，搅拌10min，氧化石墨制备完毕。现象：加入去离子水时，有未反应高锰酸钾引起的紫色烟雾产生，加入双氧水后，有大量金黄色闪亮颗粒产生，即为氧化石墨。反应的装置图如2-2所示：图2-2 氧化石墨烯制备装置2.2.2氨基化石墨烯电极的制备氨基化石墨烯电极片的制备方法包括以下步骤：（1）氧化石墨烯粉末的制备；（2）氨基化石墨烯粉末的

26、制备；（3）氨基化石墨烯电极片的制备。（1）氧化石墨烯粉末的制备：将制备好的氧化石墨烯倒入烧杯中，静置分层，倒掉上层清液，再加入去离子水洗涤反复洗23次，下层固体用3% 盐酸离心洗涤23次，检测无硫酸根，之后再用无水乙醇离心洗涤23次，再用去离子水离心洗涤23次，离心速度为4000rad/min 6000rad/min，时间为10min15min。之后转移至烧杯，超声后即得氧化石墨烯，在3000rad/min速度下离心去掉下层沉渣后在60真空干燥箱内干燥，最终得到氧化石墨烯固体粉末。（2）氨基化石墨烯粉末的制备：将制备好的氧化石墨烯固体粉末分散在500mL 氯化亚枫中，加热至回流，保持回流12

27、h，之后蒸馏至溶剂全部蒸出，再向体系中加入500mL 甲苯和250mL 乙二胺，加热回流24h，得到氨基化的石墨烯，之后用乙醇洗涤，离心，真空干燥，得到氨基化石墨烯粉末。（3）氨基化石墨烯电极片的制备：称取一定量制备好的氨基化石墨烯粉末放入自制模具中，在强压下将粉末压成片状电极。图2-3为制备氨基化石墨烯装置。 图2-3 制备氨基化石墨烯装置23第三章 结果与讨论3.1扫描电子显微镜（SEM）如图3-1（a）所示，所制备氧化石墨烯（GO）的扫描电镜图片，我们可以从图中观察到它的整体形貌和表面微观形象。下图显示了氧化石墨烯形貌，表面具有褶皱，呈片层结构，整体形貌良好。这种片层结构形成的原因是制备

28、的氧化石墨烯在后处理过程中被超声，氧化石墨烯被层层剥离，从而形成片状结构。而图（b）所示氨基化石墨烯，虽然经过氯化亚砜、乙二胺等诸多试剂处理，并且经过离心等机械操作影响，仍然保持着层状结构，并且经过超声层间剥离形成较薄的片层，说明在操作过程中并没有对本身结构造成大的损坏。图3-1 氧化石墨烯(a)与氨基化石墨烯(b)的SEM图3.2透射电子显微镜（TEM）由SEM可看出氧化石墨烯（GO）与氨基化石墨烯都是比较薄的片层，进一步由TEM表征。图3-2（a）是由置于铜网上的氧化石墨烯TEM图片，说明氧化石墨烯具有明显的片层结构，也可以观察到表面褶皱，其边缘带有卷曲说明氧化石墨烯片层很薄，这可以使得氧

29、化石墨烯具有更大的表面积。且与SEM图片分析特点相差无几，形貌几乎不发生改变，可以说明氧化石墨烯在高能量电子的照射下仍然具有很好的稳定性。图（b）所示氨基化石墨烯形貌与氧化石墨烯相似，但是经过超声后与氧化石墨烯相比具有更薄的层数，有益于其后的修饰。图3-2 氧化石墨烯(a)与氨基化石墨烯(b)的TEM图3.3原子力显微镜（AFM）AFM可以用来表征氧化石墨烯或石墨烯纳米片的厚度和层数。利用AFM通过测量石墨烯折叠边缘的尺寸，可以获得其厚度的直接信息。图3-3为氧化石墨烯的AFM图，从图中可以看出氧化石墨烯为片状结构，可以看出其片层厚度在1nm3nm之间，其片层宽度不一，单层氧化石墨烯的厚度在0

30、.7nm左右，说明本实验样品为双层或者多层，且厚度较均匀，未出现厚度极大或者厚度不一的片层。从图中也可看出AFM样品并不纯净，有杂志参杂，要想得到纯净的单层氧化石墨烯，本实验步骤中需要调节的是：氧化石墨烯后处理过程中，洗涤方法有待改进；超声剥离时间可适当延长；制样过程中应注意每个环节的洁净程度。图3-3 氧化石墨烯AFM图3.4 X-射线衍射仪（XRD）氧化石墨烯与氨基化石墨烯XRD图如图3-4所示。原始石墨在2=26.6°有一个基础衍射（002）峰（d=0.335nm），当原始石墨被氧化时，衍射（002）峰会偏移至2=11.2°（d=0.79nm）。间距d的增长是由于原始

31、石墨层间水分子的嵌入和含氧官能团的形成21。图2-4中GO的XRD曲线其特征峰在2=9.6°度左右，比2=11.2°偏小，这是由于氧化石墨烯片层较薄，没有大量堆积现象，说明本实验制备的氧化石墨烯质量良好。而氨基化氧化石墨烯的XRD在2=26°出现特征峰，同时2=9.6°处的特征峰有一点残留，说明GO未被完全氧化，2=15°左右出现的特征峰可能是杂质峰。所以要想获得好的实验数据，应该延长反应时间或升高反应温度，并且在后处理时应该洗涤干净。图3-4 氧化石墨烯与氨基化石墨烯XRD图3.5傅里叶变换红外（FT-IR）图3-5 是GO的FT-IR图，图

32、中在1700cm-1附近的峰为C=O的伸缩振动，强度较弱；在1629cm-1出较强的吸收峰归属于结合水分子；C-OH的变形振动出现在1470cm-1附近，在1080cm-1处也出现一个不明显的峰；而1277cm-1处的峰为C-O的伸缩振动；在3271cm-1出现的吸收峰归属于O-H的伸缩振动，这些说明了GO中含氧官能团的存在9,10,11。而图3-6中氨基化石墨烯的FT-IR图可以明显看出还原之后在2600cm-13000cm-1所表示的-COOH基团被消除，在说明反应过程中有还原作用产生，但是并不彻底，因为在1000cm-11200cm-1之间仍然有吸收峰的存在而且在3000cm-1左右出现

33、吸收峰说明氨基化石墨烯中有氨基的存在，说明氨基成功的修饰在石墨烯上。图3-5 氧化石墨烯的FT-IR图图3-6 氨基化石墨烯的FT-IR图3.6循环伏安测试（CV）本测试采用CHI604D测试仪对样品进行了循环伏安扫描，以Pt电极作对电极，甘汞电极作参比电极以及氨基化石墨烯电极（6mol/L 的KOH溶液作电解质）组成的三电极系统测试得到的结果如下图所示：从图中可以看出曲线上有一个明显的还原峰，且随着扫描速率的提高该还原峰变得越来越小，说明在小速率扫描下电极可逆性较好，速率增高会导致电极不可逆。 图3-7 氨基化石墨烯电极片CV图3.7交流阻抗测试（EIS）下图同样三电极系统测试下制备石墨烯电

34、极片交流阻抗图，从图中可以得到以下信息：高频区反应电极材料界面阻力，该图中高频区半圆不明显，说明电极界面阻力不高，中频区为近45°斜线，代表电解液离子扩散过程，低频区呈现近似垂直于横坐标的曲线，说明此电极材料电荷转移良好。图3-8 氨基化石墨烯电极片的EIS图结论本实验以鳞片石墨经Hummers法制备的氧化石墨烯为基本材料，经过处理后使用氯化亚砜将其卤化，然后在甲苯和乙二胺的作用下将氧化石墨烯表面的含氧基团如羟基、羧基取代为氨基制成氨基化石墨烯，经过测试分析，验证了氨基成功的修饰在石墨烯表面，并且所制备的电极也具有良好的电化学性能，石墨烯电极表面带有氨基基团，有利于电极的表面吸附金纳

35、米粒子，可用于作为电化学催化电极等应用研究；同时测试结果也展示了实验的不足之处，包括制样、测试等一系列问题，在今后的研究中，我们还需不断地改进、完善和创新。参考文献1K S Novoselov, Z Jiang, Y Zhang, et al.Room-temperature quantum hall effect in grapheneJ. Science, 2007, 315(5817): 1379-1379.2B Seger, P V Kamat.Electrocatalytically active graphene-platinum nanocomposites. Role of 2

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38、synthesis of graphene oxideJ. ACS nano, 2010, 4(8): 4806-4814.7X Lu, M Yu, H Huang, et al.Tailoring graphite with the goal of achieving single sheetsJ. Nanotechnology, 1999, 10(3): 269. 8K S Novoselov, A K Geim, S V Morozov, et al. Electric field effect in atomically thin carbon filmsJ. Science, 200

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