超重力氧化還原法制備石墨烯的研究.pdf

1、石墨烯，基于其二維蜂窩狀單原子層結(jié)構(gòu)，在力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)以及電學(xué)領(lǐng)域展現(xiàn)了杰出的特性，掀起了眾多科研學(xué)者對(duì)其基礎(chǔ)以及應(yīng)用領(lǐng)域的研究熱潮，包括超級(jí)電容器、傳感器、太陽(yáng)能電池等。
　　本文研究了超重力旋轉(zhuǎn)填料床制備石墨烯過(guò)程中不同因素對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能影響，建立了可控規(guī)?；苽涓咝阅苁┑男路椒?，并與常規(guī)的超聲剝離、機(jī)械攪拌還原法對(duì)比分析。研究結(jié)果表明:
　　(1)氧化石墨剝離過(guò)程的影響因素中，旋轉(zhuǎn)填料床的填料填充體積對(duì)制備的氧化

2、石墨烯影響最為顯著，其次是剝離時(shí)間、氧化石墨懸浮液濃度及轉(zhuǎn)子速度。研究分析各因素下不同條件制備的氧化石墨烯結(jié)構(gòu)，選擇最適的條件配比可制備出片層面積6μm2以上的雙層氧化石墨烯，比表面積可達(dá)到735 m2·g-1左右。超重力法剝離的濃度為1.5mg·mL-1，比剝離濃度范圍在0.1～1.0 mg·mL-1的超聲剝離法要高。通過(guò)添加輔助試劑或采用旋轉(zhuǎn)填料床與超聲裝置聯(lián)合對(duì)剝離過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，能夠?qū)⒀趸┑谋缺砻娣e提高約15％。
　　

3、(2)氧化石墨烯還原過(guò)程中，探究了不同反應(yīng)溫度、時(shí)間和還原劑種類(lèi)對(duì)產(chǎn)品的影響。通過(guò)表征分析，超重力還原法的還原時(shí)間比常規(guī)的機(jī)械攪拌法縮短了至少2倍，還原溫度可降低15％，還原劑用量可減少35％。水合肼還原制備的石墨烯比電容量可達(dá)247 F·g-1，抗壞血酸的也在220 F·g-1以上。
　　(3)對(duì)超重力氧化還原法和常規(guī)的超聲剝離機(jī)械攪拌還原法制備的產(chǎn)品性能對(duì)比分析，在相同的制備條件下，超重力法制備的氧化石墨烯片層面積比常規(guī)方法大