石墨烯纖維可控制備與應(yīng)用技術(shù)研究.pdf

1、石墨烯憑借其特有的結(jié)構(gòu)和自身優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)，在生產(chǎn)、生活等各個(gè)方面都有著巨大的應(yīng)用前景。針對不同的應(yīng)用，需將其組裝成三維的石墨烯塊體、二維的石墨烯薄膜、一維的石墨烯纖維。然而隨著人們對可編織、可穿戴產(chǎn)品需求的加大，將石墨烯組裝成石墨烯纖維滿足可編織、可穿戴的需求，對廣大科研工作者而言是一個(gè)非常有吸引力、挑戰(zhàn)性的課題。本論文針對石墨烯纖維的制備及應(yīng)用開展了相關(guān)研究，主要研究內(nèi)容如下：
　　用改良Hummers方法制備氧化石墨烯，

2、經(jīng)濕法紡絲、HI還原得到螺旋形石墨烯纖維。通過優(yōu)化制備過程得到不同節(jié)距P和外徑D的螺旋形石墨烯纖維。螺旋形石墨烯纖維（P為2mm，D為6mm）在受到0.8mN的作用力時(shí)可伸長320％，表現(xiàn)出極好的柔性。通過光路設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)螺旋形石墨烯纖維對微小物體質(zhì)量的檢測。當(dāng)螺旋形石墨烯纖維加上靜電后，由于靜電之間的排斥作用，從而導(dǎo)致螺旋形石墨烯纖維的伸長，因此其可用在靜電探測領(lǐng)域。同時(shí)作為微觀螺旋體，其具有一定的電磁屏蔽效果。
　　采用表面修飾

3、技術(shù)制備芯鞘結(jié)構(gòu)石墨烯/TiO2螺旋形纖維，借助SEM、XRD、拉曼等表征方法對芯鞘結(jié)構(gòu)螺旋形纖維進(jìn)行了表征，并對其光電響應(yīng)和循環(huán)穩(wěn)定性進(jìn)行了探討。結(jié)果表明：螺旋形石墨烯纖維表面成功修飾了TiO2薄層，TiO2厚度為100 nm時(shí)具有最大光電流，纖維循環(huán)拉伸200次后其光電響應(yīng)沒有明顯變化。芯鞘結(jié)構(gòu)石墨烯/TiO2螺旋形纖維拉伸狀態(tài)下光電流明顯增強(qiáng)，可用于液面波動(dòng)的探測。同時(shí)，該纖維可用于光降解有機(jī)污染物，實(shí)現(xiàn)光能、化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能。<

4、br>　　配制不同比例的TiO2和氧化石墨烯混合溶液，經(jīng)濕法紡絲、450℃熱還原得到 TiO2/石墨烯復(fù)合纖維。TiO2含量為50%時(shí)，復(fù)合纖維具有良好的柔韌性和光電性能；復(fù)合纖維超聲前后光電流沒有明顯變化，表明TiO2和石墨烯片層結(jié)合牢固；復(fù)合纖維經(jīng)氧等離子體刻蝕后，纖維表面較多的TiO2納米粒裸露出來，與刻蝕前相比，其光電響應(yīng)信號明顯增強(qiáng)。
　　以高純無煙煤為原料，采用氧化剝離法制備煤基氧化石墨烯，并構(gòu)建氧化石墨烯薄膜，用表面