基于環(huán)加成方法的石墨烯基新材料的制備、表征及應用.pdf

1、石墨烯是于2004年發(fā)現(xiàn)的一種新型碳納米材料,是由碳原子以sp2雜化連接組成的單層蜂窩狀二維結構材料。由于其獨特的結構(如超大的比表面積)以及優(yōu)異的力學、熱學、光學、電學等性能,得到了科學界的廣泛關注和研究,對物理、化學和材料科學領域產生了很深的影響,表現(xiàn)出了巨大的潛在應用前景。但石墨烯也有自己的缺點,比如表面惰性,在溶劑中較差的分散性以及石墨烯片層間由于范德華力的存在而易產生的團聚。這些缺點嚴重影響了石墨烯的研究和發(fā)展,因此解決這些存

2、在的問題對石墨烯的發(fā)展至關重要。通過對石墨烯進行功能化,可以在石墨烯的表面引入新的基團,克服石墨烯的自身帶有的這些缺陷。
　　本文主要研究通過環(huán)加成的方法對石墨烯進行功能化,制備出具有新性能的石墨烯基化合物,并通過透射電鏡(TEM)、掃描電鏡(SEM)、X射線電子能譜(XPS)、紅外(FTIR)、拉曼(Raman)等表征手段驗證了其結構和性能。
　　主要研究結果如下:
　　1.石墨烯與四腈基環(huán)氧乙烷通過環(huán)加成作用進行反

3、應,得到了多腈基的石墨烯基復合材料。通過紅外光譜的檢測確定了復合物中含有腈基;通過XPS分析,確定了復合材料中含有氮元素,并且以腈基的形式;通過拉曼光譜的分析,確定了反應過程中破壞了石墨烯的共軛結構;通過SEM,TEM的分析,表明石墨烯反應前后的形貌結構均為半透明褶皺狀;通過EDS的分析,表明反應過程中四腈基環(huán)氧乙烷均勻的分布到了石墨烯的片層上。
　　2.石墨烯與多聚甲醛和N–(2–巰基丙酰)甘氨酸(硫普羅寧)的縮合物通過環(huán)加成作

4、用進行反應,得到了含巰基的石墨烯基復合物,然后在巰基上負載單金屬銀納米顆粒。對負載單金屬銀納米顆粒的石墨烯進行結構分析,結果顯示大量單金屬銀納米顆粒均勻的分散在了石墨烯表面;對產物進行XPS元素分析,結果表明,負載單金屬銀后的石墨烯銀元素的含量高達10.58％,銀納米顆粒是以巰基為位點成核生長的,且負載上的銀納米顆粒為零價態(tài)的銀元素;通過催化還原對硝基苯酚的反應,證明了負載單金屬銀納米顆粒的石墨烯基化合物具有很好的催化活性,優(yōu)于傳統(tǒng)的催