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石墨烯是目前研究最热门的二维材料之一,由于其独特的结构使得它活性较低,因此它较难实际应用,目前比较多的研究是把石墨烯与其它材料进行复合制备出石墨烯范德华异质结构以拓宽其使用范围。本文中制备了几种石墨烯复合物,以期将它们应用于超级电容器、阻燃等领域。本文制备了间苯二酚-甲醛/氧化石墨烯(RF-GO)有机凝胶煅烧后得到的复合炭气凝胶(RF-r GO),此外还制备了镁-铝层状双氢氧化物/氧化石墨烯复合物(LDH-GO)、三聚氰胺氰尿酸盐/氧化石墨烯(MCA-GO)复合物和其煅烧产物氮掺杂石墨烯(NPG),将它们用作超级电容器的电极材料,测试其电化学性能。另外将MCA-GO应用于聚乙烯醇(PVA)和乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)中研究其阻燃作用。(1)制备和研究RF-r GO复合炭气凝胶发现,随GO的添加量增加,气凝胶的结构从众多球状颗粒搭接成的较为致密的结构,逐渐变成片状生长,并在GO含量较高时搭接成三维石墨烯网状结构。以此研究其在超级电容器中的应用,在GO添加量为0.5%时,制备出的复合炭气凝胶具有最高的比表面积、最大的孔容和最佳比电容,分别为643.81m~2/g,0.95cm~3/g和133.0F/g。(2)采用在GO层间共沉淀的方法制备出LDH-GO复合物,研究发现随GO含量的增加,得到的LDH-GO复合物逐渐构成了立体的三维结构,复合物中LDH负载在GO表面,使得其比表面积和孔容得以提升。在GO添加量为15%时,比表面积和孔容分别比LDH提升了256.2%和227.3%。(3)采用原位生长法制备出的MCA-GO复合物中,MCA在GO的层间生长,GO对生成的MCA的晶体形状会产生一定的影响,不同的反应物比例搭建起来MCA-GO复合物三维体系结构不同,在MCA:GO=5:1时,插层效果最佳。GO的加入也大大提升了MCA的热稳定性,在MCA:GO=5:1,最大热分解速率所对应温度相对于物理混合的理论值提升了12.1%。(4)采用溶液法制备PVA/MCA-GO-5-1复合物,研究其复合物阻燃性能,发现MCA-GO-5-1对PVA具有显著的阻燃效果,在其添加量为5%时,燃烧速度变为原来的1/3,添加量为8%时,可以达到自熄的效果。煅烧产物表面产生颗粒状炭层,且致密程度随MCA-GO-5-1的增加而逐渐上升。另外复合后PVA样品的总热释放、热释放速率峰值、热释放能力均有不同程度下降,当MCA-GO-5-1添加量为8%时,三者分别降低8.9%、8.0%和6.2%。(5)将MCA-GO-5-1加入EVA中,通过双螺杆共混挤出后,测试发现MCA-GO-5-1的加入使得EVA的热分解温度上升,残炭量增加,煅烧产物表面由开裂状逐渐变致密。另外MCA-GO-5-1的加入使得EVA的热释放能力、热释放速率峰值、总热释放均下降,在MCA-GO添加量为8%时,三者分别降低9.9%、8.2%和6.7%。(6)以MCA-GO为前驱体煅烧制备的NPG,具有石墨烯搭接成的三维褶皱多孔结构。当MCA:GO=5:1时,煅烧得到的产物三维结构效果最好,孔洞最为丰富,也具有最大的比表面积、孔容和比电容,比表面积为97.96m~2/g,孔容为0.72cm~3/g,获得的氮掺杂石墨烯可逆性较好,充放电电流密度为1A/g时,比电容高达到207.90F/g。