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本论文主要围绕二维碳石墨炔开展了系列研究工作,发展了新方法构筑系列石墨炔基杂化材料,并研究了其电化学等性能,实现了单层石墨炔薄膜的可控制备,并确定了其结构,获得了如下研究结果: (1)发展了原位生长的方法,可控制备了石墨炔/二氧化锰杂化纳米阵列,实现了石墨炔原位均匀包覆在二氧化锰纳米墙表面,并发现该杂化材料是一类新的锌离子二次电池正极材料,所构筑的锌电池具有高比容量和高倍率性能,在55mA g-1电流密度下,其比容量高达520mA h g-1,110mA g-1电流密度下充放电,比容量达到400mA h g-1,并具有优良的循环性能。 (2)建立了新方法制备氧化石墨炔薄膜,实现了高效制备氧化石墨炔薄膜,基于该薄膜构筑了新结构的锌离子二次电池,该电池以超薄二氧化锰纳米片作为正极,多功能氧化石墨炔薄膜作为电池隔膜,实现了锌离子电池的高比容量(300mA h g-1)、优异的倍率性能及长循环寿命(充电电流3080mA g-1循环2000圈比容量为100mA h g-1),为构筑高性能可充电锌离子电池提供了新的策略。 (3)建立了单层石墨炔薄膜的制备方法,实现了在单晶银(111)晶面及HOPG表面可控制备单层石墨炔薄膜,高分辨扫描隧道显微镜及原子力显微镜证实了其结构,石墨炔为正六边形排列,周期为1.03nm。 (4)发展了原位Glaser-Hay偶联反应在三聚氰胺海绵上制备柔性三维石墨炔薄膜,发现三维石墨炔薄膜海绵具有优异的吸油性能,实现了在非超疏水情况下从油水两相中高效选择性提取油相,吸附量高达自身重量的160倍,可循环使用超过100次,具有潜在的应用前景。