题目：LDHs基纳米复合材料的制备及其电容性能研究

近些年来，过渡金属层状双金属氢氧化物（LDHs）纳米复合材料由于具有独特的结构和性质，在分子筛、催化、吸附、超级电容器等诸多领域显示了广阔的应用前景，而不断受到人们的关注。氧化锰材料具有成本低、电化学活性高和环境友好等优点，被公认为最有前途的超级电容器电极材料之一；石墨烯具有比表面积大、电阻小和电子传输快等独特优势，是超级电容器电极材料理想的候选材料。因此，制备基于过渡金属LDHs与石墨烯（或氧化锰）的纳米复合材料，研究制备材料在超级电容器电极材料等领域的应用，不仅具有较高的学术价值，而且应用前景广阔。本论文采用水热处理技术、离子交换技术及还原技术和剥离/重组技术，制备了基于LDHs组分为基本单元的三种纳米复合材料：石墨烯/Ni2+–Fe3+ LDHs纳米复合材料、氧化锰铸型Ni2+–Fe3+ LDHs多孔复合材料和(MnO2/Ni2+–Fe3+ LDHs)n纳米复合薄膜材料。同时，对所制备材料的电容性能进行了研究。
以剥离的氧化石墨纳米层为前躯体，采用水热法制备了石墨烯/Ni2+–Fe3+ LDHs纳米复合材料，研究了制备材料的电容性能。采用Hummers法制备了氧化石墨层状材料，氧化石墨层状材料在四甲基氢氧化胺溶液中振荡处理，实现了氧化石墨层状材料的剥离。以剥离的氧化石墨纳米层为前躯体，将其加入到Ni(NO3)2·6H2O、Fe(NO3)3·9H2O、尿素和柠檬酸钠的混合溶液中，充分搅拌使混合均匀，得到的悬浮液在150 °C水热处理48小时，得到石墨烯/Ni2+–Fe3+ LDHs纳米复合材料。在温和的水热条件下，Ni2+–Fe3+ LDHs均相沉淀组装在石墨烯纳米片上，同时氧化石墨还原成石墨烯。这种一步法直接制备石墨烯/Ni2+–Fe3+ LDHs纳米复合材料的方法，不仅制备步骤简单和制造成本低，而且该技术绿色环保，为制备新型石墨烯类复合材料提供了新的合成思路。
采用离子交换及氧化还原技术，制备了氧化锰铸型Ni2+–Fe3+ LDHs多孔复合材料，研究了制备材料的电容性能。制备的多孔复合材料不仅具有较大的比表面积（202 m2/g），而且显示了较为理想的电容性能和好的循环稳定性能。在1 mol/L Na2SO4溶液中，扫描速度为5 mV/s条件下比电容为190 F/g，经过500次循环后，比电容仍保持了初始容量的90 %，是优良的超级电容器电极候选材料。
以剥离的Ni2+–Fe3+ LDHs纳米层分散液和氧化锰纳米层分散液为前躯体,采用层层自组装技术和絮凝技术，制备了MnO2/Ni2+–Fe3+ LDHs功能纳米复合材料。