石墨烯、氧化石墨烯复合材料的制备与性能研究

发布时间：2018-05-03 14:11

本文选题：羟基磷灰石 + 纳米碳材料　；参考：《江苏大学》2017年硕士论文

【摘要】：近年来,纳米碳材料中石墨烯和氧化石墨烯成为科学界关注度较高的新型材料,得益于石墨烯比表面积大,机械强度高,化学稳定性强等优异的物化性能,石墨烯在电化学,生物工程,催化剂、润滑剂等领域得到广泛的研究和应用。石墨经强氧化剂的深度氧化后,片层表面和边缘还有丰富的含氧活性基团(-COOH、C-O-C、C-OH),氧化石墨的层间距的扩大,给了其它功能纳米材料附着的活性位点,为制备出相应的复合材料提供基础。将石墨烯、氧化石墨烯与羟基磷灰石复合制备出的复合材料在药物释放、组织工程和固体润滑剂领域有广阔的应用前景。本论文的主要研究:(1)以天然鳞片石墨为原料,采取改良的Hummers法制备氧化石墨,并超声剥离制备出氧化石墨烯(GO),以CTAB作为预插层剂,磷酸氢二胺((NH4)2HPO4)和四水合硝酸钠(Ca(NO3)2·4H2O)作为初始反应物,利用原位湿化学沉淀法制备了一系列氧化石墨烯不同掺杂量的氧化石墨烯增强羟基磷灰石插层复合材料。对所合成氧化石墨烯和羟基磷灰石插层复合材料(HA/GO-C)的结构、形貌、晶型、比表面积由FT-IR,Raman spectroscopy,XRD,FESEM和BET进行表征。特别地研究了氧化石墨烯的掺杂量和施加的载荷对制备的复合材料摩擦系数的影响以及GO的添加量对复合材料硬度的影响。结果表明:羟基磷灰石(HA)成功的接枝在氧化石墨烯纳米片上其结构并没有被破坏。在合成过程中加入CTAB使得GO的层间距变大。复合材料的摩擦系数随着GO含量的增加而减小,而且随着载荷的提高而增大。此外,随着复合材料中GO的含量增加,复合材料的维氏硬度随之而增大。因此,获得的氧化石墨烯和羟基磷灰石插层复合材料在生物工程和固体润滑剂领域有潜在的应用。(2)CTAB插层石墨烯(GN)是在微波辐射下,使用氨-水合肼通过化学还原CTAB插层氧化石墨烯而制备的。然后将定量的CTAB插层石墨烯(GN-C)通过湿化学沉淀法与羟基磷灰石相结合制备一系列不同石墨烯含量的HA/GN-C复合材料。制备的还原氧化石墨烯以及复合材料通过FT-IR,Raman,XRD,FE-SEM,XPS和N2物理吸附来进行表征。此外,我们研究了复合材料中石墨烯的含量和载荷对复合材料摩擦系数的影响以及研究了石墨烯的含量对复合材料硬度的影响。结果表明:HA/GN-C复合材料的摩擦系数比纯HA要低,并且随着GN-C的含量从0到5wt.%的增大而减小,在HA中加入石墨烯有助于增加HA的耐磨性。但是随着载荷的增大,摩擦系数也增大。此外,随着GN含量的增大,复合材料的硬度也随之增大,磨损量随之减少。获得的石墨烯和羟基磷灰石插层复合材料在生物工程和固体润滑剂领域有潜在的应用。(3)采用溶液混合和浇铸法,在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和三氯甲烷(CH3Cl)双溶剂体系中,制备了一系列左旋聚乳酸/羟基磷灰石/氧化石墨烯(PLLA/HA/GO)复合材料。采用FT-IR,Raman,XRD,FE-SEM和N2的物理吸附等方法对复合材料进行了表征。对复合材料的热稳定性、疏水性和机械性能进行了研究。结果表明:加入GO和HA不仅提高了PLLA的热稳定性,而且轻微地提高了其疏水性;左旋聚乳酸的拉伸强度轻微地高于PLLA/HA/GO;随着氧化石墨烯含量的逐渐增大,PLLA/HA/GO复合材料的拉伸强度和硬度逐渐增大。此外,PLLA/HA/GO有着较为稳定的和持续的药物释放,作为药物载体在未来有潜在的应用价值。
[Abstract]:In recent years , graphene and graphene oxide in nano - carbon materials have been widely studied and applied in the fields of electrochemistry , biological engineering , catalyst , lubricant and so on . A series of HA / GN - C composites with different graphene contents were prepared by chemical reduction of graphene ( GN - C ) by wet chemical precipitation method .

【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ127.11;TB332

【参考文献】