烷基修飾低維碳材料的制備及性能研究.pdf

1、碳元素具有許多同素異形體。例如質(zhì)地柔軟的石墨、硬度很大的金剛石、碳納米管、富勒烯、碳量子點以及2004年發(fā)現(xiàn)的石墨烯。石墨烯的發(fā)現(xiàn)，充實了碳材料家族，形成了從零維富勒烯和碳量子點、一維碳納米管、二維石墨烯到三維金剛石和石墨的完整結(jié)構(gòu)體系。石墨烯本身具有許多優(yōu)良的物理和化學(xué)性質(zhì)，例如，其強度及比表面積大、導(dǎo)熱性好、載流子遷移率高，柔韌性好等。這些良好的性質(zhì)及其在電容器、燃料電池、傳感器、透明導(dǎo)電薄膜等方面的潛在應(yīng)用，引起了人們對石墨烯極大

2、的研究興趣。近年來發(fā)現(xiàn)的碳量子點，具有低毒、制備簡單、熒光穩(wěn)定性好等性質(zhì)。另外，碳量子點特殊的結(jié)構(gòu)使其具有較高的太陽光吸收效率、可調(diào)節(jié)的熒光光譜、光致電子轉(zhuǎn)移以及紅外響應(yīng)上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能等特性。這些性能使得碳量子點在生物成像、藥物運輸、光電器件、量子點敏化太陽能電池等方面具有巨大的應(yīng)用前景。本論文的主要目的是通過對碳納米材料的研究，得到具有溫度響應(yīng)性能的智能石墨烯分散液以及熒光量子產(chǎn)率較高的油溶性碳量子點。
　　本論文的主要研究內(nèi)容

3、包括材料的制備、性能的表征等，分為以下三個方面：
　　1、智能石墨烯分散液的制備。利用液相剝離石墨粉的方法，在氯苯中制備了烷基枝化的 Percec型分子輔助分散的、具有低缺陷、熱響應(yīng)性能的智能石墨烯分散液。采用透射電子顯微鏡、拉曼光譜、差式掃描量熱儀等進行表征分析。研究并改善了石墨烯分散液的制備條件，獲得了濃度較大的石墨烯分散液。通過簡單的改變溫度，便能實現(xiàn)處于分散狀態(tài)的石墨烯與穩(wěn)定劑分子的分離和回收利用。
　　2、共價修飾

4、的石墨烯及其分散性。利用[3+2]環(huán)加成反應(yīng)將穩(wěn)定劑分子共價修飾到石墨烯的表面，比較了修飾后的石墨烯與未修飾的石墨烯在多種有機溶劑中的分散性，發(fā)現(xiàn)修飾后的石墨烯分散性更好，從而為進一步將其引入聚合物體系創(chuàng)造了條件。
　　3、油溶性碳量子點的制備及表征。通過簡單的加熱回流，在氯苯中制備了油溶性碳量子點。采用高分辨透射電子顯微鏡和熒光光譜儀等進行表征分析。研究了鏈長和官能團對制得的油溶性碳量子點熒光性能的影響，優(yōu)化了制備條件。比較了油