石墨烯及石墨烯納米復(fù)合材料的制備與表征.pdf

1、石墨烯是由碳原子以sp2雜化連接的單原子層的二維六角元晶格結(jié)構(gòu)構(gòu)成的，它可以包裹形成零維的富勒烯，卷曲形成一維的碳納米管，也可以層層堆疊形成三維的石墨。石墨烯在電學(xué)、熱學(xué)及力學(xué)方面都表現(xiàn)出優(yōu)異的特性，在納米電子器件、晶體管以及新型高性能電池等方面具有廣泛的應(yīng)用前景，引起了人們的廣泛關(guān)注。本文采用改良的Hummers法制備了氧化石墨(GO)，通過超聲分散法得到氧化石墨烯(GONS)，用水合肼還原氧化石墨烯制得石墨烯(GNS)。分別以氧化石

2、墨烯和石墨烯為納米粒子，用低聚殼聚糖(LMWC)和聚膦腈(PZS)對(duì)它們修飾得到石墨烯納米復(fù)合材料。采用傅里葉變換紅外光譜儀(FT-IR)、紫外可見分光光譜儀(UV-vis)、熱重分析儀(TGA/DTG)、X射線衍射儀(XRD)、X射線能譜儀(EDX)對(duì)氧化石墨、石墨烯及其石墨烯納米復(fù)合材料體系進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征和性能測(cè)試，采用掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)對(duì)其微觀形貌進(jìn)行觀察。
　　 FT-IR、元素分析的結(jié)果可

3、得，利用改良的Hummers法能制得氧化程度較高的氧化石墨。通過反應(yīng)過程中顏色變化、TG、UV以及TEM的結(jié)果可知，水合肼的強(qiáng)還原作用實(shí)現(xiàn)了氧化石墨烯的還原，得到了性能良好的黑色石墨烯。FT-IR和UV-vis結(jié)果表明LMWC通過酰胺鍵成功接枝到了GNS的表面。TG結(jié)果表明制得的LMWC/GNS納米復(fù)合材料具有比純LMWC更高的熱穩(wěn)定性。溶解性能測(cè)試表明LMWC/GNS納米復(fù)合材料具有優(yōu)良的水溶性并且24 h后無沉淀產(chǎn)生?；谕饧幽０逭T

4、導(dǎo)自組裝機(jī)理，以六氯環(huán)三膦腈(HCCP)和4，4'-二羥基二苯砜(BPS)為共聚單體，三乙胺(TEA)為縛酸劑，對(duì)石墨烯進(jìn)行包覆，并考察了不同反應(yīng)體系對(duì)產(chǎn)物形貌的影響。借助SEM、TEM等手段得知，以無水四氫呋喃/無水乙醇為反應(yīng)體系制備的聚膦腈/石墨烯(PZS/GNS)納米復(fù)合材料具有很好的層狀結(jié)構(gòu)。PZS/GNS納米復(fù)合材料可輕易的溶解于水及大部分有機(jī)溶劑中（如乙醇、丙酮、THF、乙醚、CCl4等），且PZS在單層石墨烯片表面的非共價(jià)