超聲剝離-化學(xué)還原法制備石墨烯的研究.pdf

1、二af。t2／’JIf[rllllllllIJIIIIIIIlIF[1lllllllF[1lllllllllllfY3293025竹雀號(hào)基!妲!⑧呈。!!【。R蓑ICULTU掌RALU欠NfVERg學(xué)lTY碩士學(xué)位論文超聲剝離一化學(xué)還原法制備石墨烯的研究王榕指導(dǎo)教師韭燕塞熬援學(xué)科專業(yè)弧攘王提1。研究方向磷越魁2017年6月四川農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要石墨烯材料因其獨(dú)特優(yōu)異的力學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)和電學(xué)等性能，在許多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。眾

2、多制備石墨烯的方法中，化學(xué)氧化還原法成本低廉、操作簡(jiǎn)單，最具潛力應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)。但此方法存在工序過多、清洗過程重復(fù)和清洗工作困難導(dǎo)致了制備冗長(zhǎng)繁瑣的問題；因此，簡(jiǎn)化化學(xué)氧化還原過程、縮減制備時(shí)問成為提高石墨烯制備效率的一個(gè)重要方向。本文采用了超聲剝離化學(xué)還原法把傳統(tǒng)化學(xué)氧化還原法的三個(gè)反應(yīng)過程縮減為了兩個(gè)過程，達(dá)到縮短制備時(shí)間提高效率的效果。本文采用綠色環(huán)保的茶多酚作為還原劑，使用N，N二甲基乙酰胺(DMAc)和水的混合物作為反應(yīng)溶劑

3、和分散劑，探討了石墨粉原料、超聲時(shí)間、超聲功率、茶多酚含量及DMAe與水的體積比(VDm／VH20)對(duì)石墨烯性質(zhì)的影響，并采用x射線光電子能譜、拉曼光譜、紅外光譜等對(duì)石墨烯的性質(zhì)進(jìn)行分析。本文得到的主要結(jié)果和結(jié)論如下：(1)傳統(tǒng)制備石墨烯的化學(xué)氧化還原法含氧化、剝離、還原三個(gè)階段，而本文的超聲剝離化學(xué)還原法中，采用物理超聲克服范德華力剝落氧化石墨、氧化石墨烯片層的同時(shí)，用化學(xué)試劑茶多酚還原氧化石墨和氧化石墨烯上的含氧官能團(tuán)。物理反應(yīng)和化

4、學(xué)反應(yīng)能同時(shí)進(jìn)行而不產(chǎn)生沖突，使得傳統(tǒng)化學(xué)氧化還原法中的剝離階段和還原階段同時(shí)進(jìn)行，既縮短了反應(yīng)時(shí)間，也提高了生產(chǎn)效率，為石墨烯的工業(yè)化生產(chǎn)提供了新的方法。(2)石墨粉原料、超聲處理?xiàng)l件(功率和時(shí)間)、還原劑用量和VDAuJVH2D比值都是影響石墨烯產(chǎn)物性質(zhì)的影響因素，特別是對(duì)石墨烯產(chǎn)物的還原程度有較大影響。如石墨粉原料顆粒越小，其比表面積越大，越易被氧化，石墨烯的前驅(qū)體氧化石墨的氧化程度越高越難以被還原完全，因此得到的石墨烯的還原程度

5、越低，缺陷值越大。超聲處理時(shí)間的延長(zhǎng)，超聲功率的增大，都可以提高石墨烯產(chǎn)物的還原程度，且在一定條件下還原基本完成。隨著還原劑茶多酚使用量的增加，石墨烯產(chǎn)物的還原性先增大后趨于穩(wěn)定，而石墨烯產(chǎn)物的熱穩(wěn)定性先快速增強(qiáng)后有略微降低，且達(dá)到最強(qiáng)還原度和最強(qiáng)熱穩(wěn)定性時(shí)的所需要茶多酚用量相同；因?yàn)樵谠搫┝繒r(shí)，還原反應(yīng)基本完成，得到的產(chǎn)物熱穩(wěn)定性也最強(qiáng)，但隨著茶多酚質(zhì)量的繼續(xù)增加，石墨烯產(chǎn)物上殘余吸附的茶多酚導(dǎo)致產(chǎn)物的熱穩(wěn)定性有所降低。石墨烯產(chǎn)物在反