1、领域的研究晶体管存储器件集晶体管性能和存储于体的器件，不仅减小了器件的面积，同时也降低了器件的成本，近些年来倍受研究者关注，。华盛顿大学的教授首次报道了作为晶体管存储器件的电荷捕获层，实现了非易失性存储。读写电压分别为和，器件的存储窗口为，开关比达到。为了说明材料在晶体管存储中的作用，文中制备了无层的对比器件，并没有发现电流电压迟滞回线，无存储性能。韩国课题组也将作为电荷存储层，得到了非易失性存储的晶体管器件，通过还研究了聚甲基丙烯酸甲酯和聚乙烯基吡啶作为遂穿层的器件不同性能，指出更适合做遂穿层材料器件的迁移率，开关比，读写电压分别是和，存储窗口约。石墨烯材料作为晶体管存储器件的活性层，新加坡南洋理工大学的课题组提出了和两种作用机理。北京大学的课题组也做了相关的研究，用电荷捕获机理解释了石墨烯晶体管器件的存储行为。石墨烯片层吸收的可以捕获电子，零栅压下，晶体管器件表现出型行为。当正向扫描时，石墨烯的空穴被扫描提供的电子复合，原漏电流的最小值向负栅压区移动在反向扫描时，电荷捕获区将注入电荷，最小值的原漏电压向正栅压区移动，因此两种扫描方式产生了电流电压的迟滞回线，产生存储现象。因此，石墨烯与接触的表面作用对存储有不可忽视的作用。麻省理工学院的课题组研究了石墨烯表面接触不同种类表面活性剂后的存储行为，并提出可以通过石墨烯与表面作用的控制，实现对石墨烯晶体管存储器件的存储窗口和迁移率的调控。除了研究电压调节实现晶体管的存储之外，光的调节实现晶体管的存储的行为也开始受到关注。韩国成均馆大学课题组报道了将光功能分子螺吡喃引入到石墨烯晶体管存储器件中。通过作用螺吡喃分子对还原石墨烯进行。
2、积方法制备多孔的石墨烯材料。多孔的石墨烯万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文第章绪论材料做电极，显示出更高的电容值更好的循环稳定性以及更优秀的倍率放电性能。在时电容值达到，当电流密度提高到时，电容值为。等掺杂在理论和实验，上都表明了可以提高石墨烯材料的储锂性能。第理论计算表明在个原子组成的的石墨烯上掺杂个原子，电容值可以提高到。长春应化所的等人也制备并研究了掺杂的石墨烯的锂离子电极材料，在电流率下，和掺杂的石墨烯可以在电容值下可逆充放电。制备复合材料是另种提高锂离子电池性能的方法。如通过抽滤的方法，制备出石墨烯和复合的层状材料，在次循环重放电，电容值为同样用抽滤的方法制备的石墨烯层状材料，层间阻止了石墨烯片层的聚集，同时增加了储存锂的能力，在的电流密度下充放电次，电容值达到。提高石墨烯和复合材料的作用力，是得到锂离子稳定性能的负极材料的关键之处。我们课题组提出了通过共价键修饰的方法，将电化学活性的多硫化物官能团材料将石墨烯片层连接起来。石墨烯材料具备优秀的导电性，同时石墨烯片层上的多硫键分布均，因而使得多硫化物功能化的石墨烯材料在材料提高了石墨烯材料在电池负极应用方面的电化学性能，比电容值显著提高长时间的循环稳定性和优异的库伦效率。分别在的电流密度下充放电次电容值分别为。图石墨烯的多硫化物结构示意图及其电池性能万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文第章绪论本论文的主要研究内容和意义本论文聚集于石墨烯材料的制备和应用性能的研究，材料的制备只要是通过化学湿法对氧化石墨烯进行功能化修饰，制备出功能化的石墨烯材料。以氧化石墨烯为前驱体，研究石墨烯材料的性能，具有成本低可规模化制备。
3、研究生签名日期研究生签名导师签名日期万方数据摘要石墨烯是由碳原子堆积而成的单层的二维蜂窝状碳材料，也是构成其他维数碳同素异形体材料的基本单元。由于具备独特的电学光学热力学等物理性能，在光电子等领域有着广泛的应用前景，所以石墨烯材料受到了科学工作者的广泛关注。氧化石墨烯是通过化学氧化剥离石墨而制备的，由于它具有成本低可规模化制备的优点而成为最受欢迎最具应用前景的石墨烯前驱体。同时，氧化石墨烯片层含有丰富的含氧官能团，增加了后修饰的反应位点，便于后续液相加工和功能化后修饰，调节石墨烯材料的物理和化学性能。功能化氧化石墨烯的出现，丰富了石墨烯材料的种类，也拓宽了石墨烯材料的研究领域。因而本论文的工作聚焦于氧化石墨烯材料的功能化修饰，并探讨功能化石墨烯材料的电学性能。首先我们探讨了氧化石墨烯的可控还原对材料电学性能的影响。氧化石墨烯的含有丰富的含氧官能团，但是不同的还原方法保留的含氧官能团的种类和数量有所差异，因而表现出的物理性能有很大的不同。如何可控的对氧化石墨烯进行还原，并探讨还原前后材料的性能差异，具有很大的研究价值。为此，我们通过有机合成上经典的银盐的催化脱羧反应，实现了氧化石墨烯可控的脱羧还原，在保持其他含氧官能团的含量基本不变的同时，还保留了氧化石墨烯良好的液相分散能力。最后，我们通过湿法加工的办法，成功的将选择性还原后的氧化石墨烯材料应用于晶体管储存器中，结果表明由该材料做成的晶体管器件比直接用氧化石墨烯做成的晶体管器件，表现出更大的存储窗口和更好的稳定性。其次，我们制备了两亲性的石墨烯材料。氧化石墨烯由于丰富的含氧官能团而可以很好分散在水中，但是该材料难以分散在其它。
4、时也能很好分散在水中，且稳定分散四个月无沉淀生成。最后，我们用自由基分子羟基四甲基哌啶自由基基分子，对氧化石墨烯进行功能化，自由基上的羟基和氧化石墨烯上的羧基进行酯化反应，由于在较高的反应温度下，氧化石墨烯在功能化同时被还原，制备得到了自由基功能化的石墨烯材料。石墨烯和自由基的共同作用，使得该材料在应用于锂离子电池的阴极时，表现出很高的电容值和很好的循环稳定性。较强的共价键作用避免了自由基在多次充放电过程溶于电解液产生脱离现象，使得电极材料万方数据单位代码密级硕士学位论文论文题目功能化氧化石墨烯的合成及其应用研究杜祝祝解令海信息材料石墨烯材料工学硕士二零四年二月学号姓名导师学科专业研究方向申请学位类别论文提交日期万方数据万方数据南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担切相关的法律责任。南京邮电大学学位论文使用授权声明本人授权南京邮电大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档允许论文被查阅和借阅可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索可以采用影印缩印或扫描等复制手段保存汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质论文的内容相致。论文的公布包括刊登授权南京邮电大学研究生院办理。涉密学位论文在解密后适用本授权书。。
5、非共价键功能化。紫外光照万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文第章绪论下的条件下，螺吡喃转变生成部花青，导致了石墨烯材料存储器件的狄拉克点发生移动，因而改变了器件的导电性能在日光灯照下，部花青又生成螺吡喃。通过对光的调控，实现了狄拉克电压的漂移，实现了石墨烯晶体管的存储现象。石墨烯基材料在锂离子电池领域的研究年，贝尔实验室首次制备出用石墨做负极的可用的锂离子电池，由于锂离子电池绿色环保可反复充电能量密度高等优势，直到现在，依然成为广大科研工作者热衷的研究课题。电极材料对锂离子电池性能有着非常重要的作用，因此，设计和合成非传统的电极材料直是科研人员乐此不疲的课题。石墨烯材料由于比表面积大，导电性能好，迅速成为能源存储研究领域热点研究的电极材料，尤其是作为负极材料，有望代替石墨，作为新代锂离子电池的负极材料。石墨烯材料除了片层上下两面可以储存锂，其边缘和缺陷处也可以存储锂，因此，石墨烯比石墨具有更好的储存锂能力。由于氧化石墨烯的还原可以调节缺陷的种类和数量，因此，氧化石墨烯的还原的方法可以调节石墨烯材料的电容值。伦斯勒理工学院的课题组通过用闪光灯或者激光对氧化石墨烯进行光热还原，该材料表现出很好的稳定性和高的能量密度，在的重放电流下，次充放电循环后，光热还原的石墨烯电容值为，能量密度大约为，优异的性能归因于制备的石墨烯材料具有微孔的结构和层间的孔隙。澳大利亚卧龙岗大学的课题组通过简单氧化还原的方法在制备出花瓣状石墨烯片层材料，该材料也表现出优于石墨的电容值和稳定性。图花瓣状的石墨烯材料的图片石墨烯材料的结构和电池的性能有着直接的关系，哈尔滨工业大学的用多孔的做基底模板，化学气相。
6、仪器设备要求低简便有效等优势。通过红外热重射线单子衍射仪射线电子能谱拉曼等表征，研究功能化石墨烯结构利用扫描电镜透射电镜等电镜表征仪器对功能化石墨烯形貌进行观察研究。功能化石墨烯材料的制备是个富有前景的研究领域，在克服石墨烯材料原有应用限制难题的同时，还可以获得不同物理性质的功能化的石墨烯材料，丰富了石墨烯的材料，也拓展了石墨烯材料的潜在应用领域。因而，本文主要研究了石墨烯材料的功能化和应用，内容如下首先，我们研究了石墨烯材料的结构和应用性能的关系。氧化石墨烯材料的片层上含有丰富的含氧官能团，包括羰基羧基环氧基羟基等等。根据文献调研发现，氧化石墨烯的含氧官能团的种类和数量会影响材料的器件性能不同的还原方法所得到的石墨烯的结构也有所不同，因此有着不同领域的应用。我们采用了有机合成上非常典型的盐选择性催化脱羧的反应，用盐对氧化石墨烯进行选择性的脱羧还原，其他的官能团和含量基本不发生变化。我们对比研究了选择性还原脱羧的石墨烯和氧化石墨烯作为晶体管存储器件的电子捕获活性层材料，研究发现，选择性脱羧还原的氧化石墨烯更适合做为晶体管存储材料，存储窗口达到，且存储性能稳定，开关比高达而氧化石墨烯的存储窗口不到，开关电流比为。其次，石墨烯材料的多种应用领域不仅需要石墨烯优异的物理性质，同时利于液相加工处理。但是由于石墨烯材料在有机相中分散性很差，很难和聚合物兼容，因此在复合材料生物工程等应用领域受到很大的限制。在本篇论文中，通过水相反应下，采用小分子，二氨基，二氰基吡嗪对进行功能化形成杂环的结构，这种杂环使得功能化的氧化石墨烯在肼还原后，依旧能很好分散在，二甲基甲酰胺甲醇等常用有机溶剂中，。
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