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本文分别制备了石墨烯材料和金红石相与锐钛矿相混晶二氧化钛纳米材料(TiO2)，针对纯相TiO2用作锂电池电极材料所存在的不足与缺点，制备了TiO2/石墨烯复合负极材料，研究了所制TiO2/石墨烯复合负极材料的电化学性能。本论文的创新之处在于:1）利用石墨烯独特的二维纳米结构及其良好的导电性能，通过包覆纳米TiO2制得TiO2/石墨烯复合负极材料;2）针对锂离子电池充放电过程中石墨烯电极材料会团聚的缺点，引入二氧化钛纳米粒子，以二氧化钛纳米粒子阻碍了石墨烯材料的团聚效果，相比前人对相似材料的研究，我们的纳米复合材料的电化学循环性能得到了显著的提高。在上述创新工作的基础上，本论文还取得如下主要实验结果或结论。 1)本文通过改进的Hummers法制备了层数较少，氧化程度较高的氧化石墨，经过氩气混合气体气氛下经过1050℃高温膨胀后，再经过氩气/氢气混合气还原即可得到高质量石墨烯，通过控制不同反应条件，制备出层数较少的石墨烯。此制备方案具有制备过程简单方便，可重复性高，易于推广，可制备出高质量石墨烯材料的特点。通过以氧化石墨胶体与钛酸四丁酯为水热前驱体，以水热法制备出TiO2/石墨烯复合材料，分别以石墨烯和TiO2/石墨烯复合材料为电极负极材料，通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜，拉曼光谱仪等对制备的样品进行微观结构的检测和分析。 2)在1C的电流密度下循环30圈后，鳞片石墨电极材料的的可逆放电容量为220.5 mAh/g，电池的容量保持率为59.5％;石墨烯负极材料的可逆放电容量为336mAh/g，容量保持率为24％。 3)在10C能量密度下循环100圈后，电池循环容量保持效率是纯TiO2电极材料的9倍。此外，在不同的电流密度下，TiO2-RGO复合纳米材料的放电容量与放电稳定性相对于纯TiO2纳米材料的放电容量与放电稳定性要高，符合材料表现出较好的倍率性能，该结果归因于石墨烯与TiO2纳米材料良好结合，这种结合克服了两种材料单独用作锂电池负极时的缺点:TiO2纳米材料的导电性差与易团聚通过其负载在RGO上得以克服，而石墨烯的易团聚的缺点也因为其上被负载了TiO2而得以解决。