石墨烯导电复合材料的制备与研究

发布时间：2018-01-14 13:01

本文关键词：石墨烯导电复合材料的制备与研究　出处：《湖北工业大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：石墨烯是一种原子结构较为独特、比表面积较大的二维材料,其在吸附、导电、导热以及热稳定性上表现出来的性能都十分的优异,从而被作为复合材料的理想载体,随后其在有关光学、生物医疗学以及储能等方面的研究也非常广泛。在众多石墨烯复合材料的研究中,主要是以石墨烯与聚合物进行复合来探讨石墨烯基复合材料在诸如:光、电、力、热学等方面的性质,与无机和金属材料复合的研究较少。石墨烯性能优异,因而深受科研者的青睐,希望将它应用到更多的领域中去。如今,石墨烯的制备上:方法多,限制因数也多。氧化还原法使用的最多、最广。但经过强酸、强氧化剂处理后的石墨烯在结构不完整且导电性能上较差,这样一来对石墨烯的应用是一个极大地挑战。聚吡咯是一种本身具有导电的聚合物,通过掺杂其导电性能会提高;碳纳米管和石墨烯一样性质优良;银是金属中导电性最好的一种,电子结构特殊和比表面积大。希望将石墨烯与它们进行复合,得到综合性能更好的复合材料。因此,本文的工作主要为如下几点:第一,使用改进的Hummers法制备出了GO,然后通过XRD、FTIR、紫外光谱、拉曼光谱、扫描电镜、透射电镜来观察与判断GO的氧化程度及微观结构,再使用三种不同的还原试剂测其方块电阻,经表征氢碘酸还原的最彻底。第二,实验中RGO与PPY的制备方法为原位聚合法,为了使两者的复合下过更好,我们选择了不同的试剂作为分散液,经现象与结果的对照我们以聚乙烯二醇400为分散剂的效果最佳。第三,采用SEM和TEM对复合材料的表面形貌及内部结构进行观察与分析;然后采用FTIR、X衍射、UV、拉曼光谱对它们微观的变化进行了探讨;最后采用TG和四探针法对复合材料的热稳定性和导电性进行了测试与表征。研究发现,PPY、CNT、Ag-NT均能较好的分散在石墨烯中。而且它们的加入使得RGO的结构变得更规整,复合材料的导电性得到不同程度的提高,热稳定性也提升了不少。第四,研究PPY、CNT、Ag纳米线的含量对导电复合材料电导率的变化。研究表明随着聚吡咯、碳纳米管、银纳米线含量的变化导电复合材料的导电率存在增长拐点,其原因可能是PPY、CNT、Ag银纳米线在石墨烯基复合材料的里面形成局部的网络传导结构时,加速了电子通过隧道效应,使导电性增加。因此,可以通过优化它们的添加量,实现经济与导电性的平衡。
[Abstract]:This paper deals with the properties of graphene based composites , such as light , electricity , power , heat and so on . The thermal stability and conductivity of the composites were investigated and characterized by X - ray diffraction , UV and Raman spectra . The thermal stability and conductivity of the composites were investigated and characterized by TG and four - probe method . The results showed that the conductivity of the composites was improved by the addition of PPY , CNT and Ag nanowires . The results showed that the conductivity of the composites increased with the effect of PPY , CNT and Ag . Therefore , the equilibrium of economic and electrical conductivity can be achieved by optimizing their adding amount .

【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB332

【参考文献】