伽馬輻照制備石墨烯-聚丙烯酰胺復(fù)合材料及其結(jié)構(gòu)性能研究.pdf

1、石墨烯因?yàn)槠洫?dú)特、優(yōu)異的機(jī)械、電導(dǎo)以及物理性能而廣受關(guān)注，并且在基礎(chǔ)研究和工業(yè)應(yīng)用中擁有廣闊的前景。關(guān)于石墨烯的應(yīng)用不再局限于與其他材料的簡(jiǎn)單共混，而是集中在石墨烯宏觀(guān)材料的制備及應(yīng)用研究。目前，三維石墨烯結(jié)構(gòu)體的制備及性能研究日趨深入，但制備中能量損耗大，反應(yīng)過(guò)程相對(duì)較復(fù)雜，難以大批量制備，因此尋找一種簡(jiǎn)單高效的制備方法是當(dāng)前亟待解決的一項(xiàng)重要課題。氧化石墨(GO)作為石墨烯的前驅(qū)體擁有大量的含氧基團(tuán)，以它為原料將為實(shí)現(xiàn)三維石墨烯宏觀(guān)

2、體的大批量制備提供可能性。本論文利用60Coγ射線(xiàn)輻照技術(shù)高能量、高穿透力、低污染等特點(diǎn)，以GO為原材料制備了石墨烯/聚丙烯酰胺復(fù)合材料(G-PAM)，詳細(xì)的研究了GO與丙烯酰胺(AM)比例對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的影響，并探究了G-PAM結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。
　　本論文利用60Co伽馬(γ)射線(xiàn)輻照技術(shù)將GO與AM的混合溶液進(jìn)行輻照處理，一步制備出三維雙網(wǎng)絡(luò)石墨烯/聚丙烯酰胺結(jié)構(gòu)體(DNGA)。通過(guò)掃描電鏡可以觀(guān)察到DNGA呈現(xiàn)出雙網(wǎng)絡(luò)孔結(jié)

3、構(gòu)，將DNGA經(jīng)過(guò)800℃氮?dú)夥諊鸁崽幚淼玫降腄NGA/N2仍具有穩(wěn)定多孔結(jié)構(gòu)，其電導(dǎo)率達(dá)到8.49S/m。DNGA的雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有機(jī)械增強(qiáng)作用，這賦予它自身及DNGA/N2優(yōu)異的壓縮性能。通過(guò)壓縮測(cè)試可知，DNGA的抗壓強(qiáng)度是目前已有報(bào)道的4倍，達(dá)到1.45MPa，而DNGA/N2楊氏模量為2.93MPa，是目前已有報(bào)道的3倍。這種利用γ射線(xiàn)輻照技術(shù)制備三維石墨烯宏觀(guān)體的方法方便快捷，為大規(guī)模、低成本制備石墨烯宏觀(guān)材料提供了一個(gè)全新的

4、發(fā)展方向。
　　此外，在上述研究的基礎(chǔ)上通過(guò)調(diào)節(jié)GO與AM混合溶液的比例，采用輻照聚合法制備出一系列G-PAM。利用掃描電鏡、原子力顯微鏡及透射電鏡對(duì)G-PAM的微觀(guān)形貌進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)隨著AM含量的增加G-PAM有成孔趨勢(shì)，達(dá)到一定含量后可以形成雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。結(jié)合紅外光譜、X射線(xiàn)衍射、熱重分析等測(cè)試手段與G-PAM對(duì)亞甲基藍(lán)、鉛離子的吸附性能和熱處理后導(dǎo)電性能的比較，進(jìn)一步驗(yàn)證G-PAM的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)AM的引入提高了GO的利用