1、立方中空的3D石墨烯材料方案的提出、論證、初步設想以及要達到的效果提出：由于之前的工作中就是用普魯士藍類似物（PBA）作為模板、以葡萄糖為碳的前驅物合成立方中空微孔結構的材料，那么我們想，為何就不可利用PBA為模板，選擇合適的碳源，如，葡萄糖、乙二醇等作為碳源合成立方中空結構的3D石墨烯呢？基于此，我們想到，首先，這種結構的3D石墨烯，據我們的文獻閱讀結果顯示是沒有人做過的，這是一項創(chuàng)新點；其次，這種結果的3D石墨烯，由于PBA的結構的易調節(jié)性，而該3D石墨烯的結構是根據PBA來的，那么它的結構應該也具有易調節(jié)性，這樣就為解決當前3D石墨烯遇到的關鍵挑戰(zhàn)（制備精確控制孔隙形狀、大小和組合功能以

2、滿足不同領域的需求）提供一種可能的答案；再者，研究這種結構特點，我們不難發(fā)現這種立方結構有以下兩點優(yōu)勢：（1）由于棱上的碳原子密度大，可以作為這種結構的骨架，提供高的機械強度；（2）由于可以精確調節(jié)中空的尺寸，那么就能很容易地設計出適用于不同電解液的電極材料，使得該電極材料的應用范圍更廣；（3）由于面間距變窄，電荷的移動位移變短，相對來說這種電極材料的電導率就會變大。論證：在這篇文獻Risset, O.N., et al., RbjMk Fe(CN)(6) (l) (M = Co, Ni) Prussian Blue Analogue Hollow Nanocubes: a New Examp

3、le of a Multilevel Pore System. Chemistry of Materials, 2013. 25(1): p. 42-47.中，作者重點介紹了PBA的組成、結構、性質以及分類。下面是這種材料的簡介：Prussian blue analogues(PBAs) 即普魯士藍類似物是PCPs（porous coordination polymers分級多孔聚合物）家族中被廣泛研究了的一類物質。PBAs有著呈現立方結構，晶體化學式為：A4xM4M(CN)64z4(1z)yH2O，其中的Mn+和Mm+兩個質點位置為與CN-相連的金屬離子，形成配位八面體。其中x=(6-m)z

4、-n。其中的堿金屬離子占據A位或者是空位以保證電中性。而水分子與M離子相連和M離子毗鄰。水分子和堿金屬離子占據著間隙位置。由于微乳液法的發(fā)展，基于PBA納米粒子的應用領域在過去的十年里已經極大地擴展了，已經實現了對粒子的大小和組成的準確控制，例如核殼型異質結構。當前，Wang和他的合作者等人建立了一種簡潔的合成PBA中空納米結構的方法。納米殼利用有機金屬機制來調控PBA的生長的表面穩(wěn)定性。進一步地，Hu等人報道的利用控制(PVP)聚乙烯吡咯烷酮的化學刻蝕的方式來合成PBA的中空結構。這篇文章首次報道了一種利用模板法合成核殼型Rb1.6Mn4Fe(CN)63.24.8H2ORb0.4M4Fe(C

5、N)62.87.2H2O 的方法，其中的核心溶解在溫和的條件下，而它的作用是可以防止外殼的扁平。有上述方法合成的殼殼型異質結構的外殼具有化學活性。這里的納米晶體盒子是一種新型的分級多孔PCPs材料。文獻中的制備流程如下：針對于如何做成石墨烯，也有相關的GO到Gra的方法，可以嘗試：如：Choi, B.G., et al., 3D Macroporous Graphene Frameworks for Supercapacitors with High Energy and Power Densities. Acs Nano, 2012. 6(5): p. 4020-4028.中，使用PS（聚苯

6、乙烯）為模板，用經過氨水和水合肼還原的GO分散液為碳源，合成具有大孔的3D石墨烯材料。電荷轉移的機理如圖：Na+等離子在大孔之中流轉，而電子在石墨烯表面快速轉移，這就使得電荷的傳輸很快！制備流程如下：我們只需考慮到e-CMG為止，具體如下：最后形成的3D石墨烯的結構如下圖：Wang, B., et al., Deft dipping combined with electrochemical reduction to obtain 3D electrochemical reduction graphene oxide and its applications in supercapacitor

7、s. Journal of Materials Chemistry A, 2014. 2(4): p. 1137-1143.在這篇文章中，作者是先定形在還原的方式制備3D石墨烯的。過程如下：Fig. 1 (a and b) Digital images of Ni foam, GO/Ni foam, ERGO/Ni foamand 3D ERGO; (c) SEM images of Ni foam; (d1 and d2) SEM images of ERGO/Ni foam; (e and f) SEM images and TEM image (the top right inset in (f) of 3D ERGO.初步設想：由于Mn-PBAs具有立方結構，它又極易被除去，所以作為模板劑合成立方中空微孔結構的3D石墨烯是可實現的。例如仿照上述文獻【1】中的方法，可以用以下方式合成：用Hummers法制得氧化石墨，超聲以得到GO水凝膠；使用氨水和水合肼等還原性溶液水熱還原GO為石墨烯，Gra溶液；將Gra溶液與RbMnFe溶液混合均勻，抽濾