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石墨烯因其独特的二维纳米结构、优异的导电性能及超高比表面积,成为一种潜在的锂离子电池负极材料。但众多研究表明,当单一石墨烯用作锂离子电池负极材料时,存在首次库伦效率低、稳定嵌锂容量低等不足。对此,本论文采用水热法合成了系列石墨烯气凝胶以有效改善锂离子在石墨烯表面的扩散或电子迁移状态,并在此工作基础上,进一步利用TiO2的理论容量,合成了TiO2/石墨气烯凝胶复合材料。本工作的创新之处在于：在石墨烯凝胶表面原位生长了尺寸为4-10 nm的纳米TiO2,且Ti02纳米颗粒能够在石墨烯表面均匀分散。本论文具体研究了：1)制备工艺对石墨烯气凝胶的微结构及其电化学性能影响；2)以硫酸氧钛为钛源,一步法合成纳米TiO2/石墨烯气凝胶复合材料,并研究了不同反应条件下TiO2/石墨烯气凝胶复合材料的结构特点及电化学性能。该研究得到如下主要结果。(1)当氧化石墨烯的浓度为2 mg/ml、水热温度为180℃、反应时间为12 h时,所制石墨烯气凝胶的比表面积、孔容和平均孔径分别为128m2/g、0.545 cm3/g、3 nmo(2)当氧化石墨烯浓度为2 mg/ml、硫酸氧钛为120 mg、尿素为60 mg、水热温度为180℃、反应时间为12 h时,所制纳米TiO2/石墨气烯凝胶复合材料的比表面积、孔容和平均孔径分别为188m2/g、0.381 cm3/g、4 nm; TiO2纳米颗粒的尺寸分布在4～-10 nm,且能均匀地分散在石墨烯表面。(3)当TiO2/石墨烯气凝胶复合材料用作锂离子电池负极材料时,在100mAh/g下,首次放电容量高达609 mAh/g,且首次循环效率(49.1%)比石墨烯气凝胶(37.8%)高；循环100次后,放电容量可稳定在187.7mAh/g,此时库伦效率高达92.3%,高于石墨烯气凝胶(85.1%)；在40、100、200、400、1000和2000 mA/g的电流密度下放电容量分别为377、245、207、169、138和114 mAh/g,表现出较好的循环稳定性。