基于氧化石墨烯的功能材料的制备与性能

发布时间：2020-11-22 10:19

　　 氧化石墨烯(GO)是石墨烯的氧化物,具有相同的二维骨架结构,由于含氧官能团的影响使其性质更加活泼。除了继承了石墨烯优良的机械、电学和光学性能外,还具有大比表面积、高吸附性能、生物兼容性、光热转换性能和光学性能,因此基于氧化石墨烯的功能材料在太阳能储能领域和电磁吸波等领域极具应用前景。本论文的工作聚焦于基于氧化石墨烯功能材料的制备,并对其性能和电磁吸波性能与机理进行研究。首先本文采用Hummers法制备氧化石墨烯。用XRD、XPS光谱、扫描电镜和红外光谱对结构进行了表征。为了提高偶氮苯储能密度,本文提出一种简单方法将具有光致异构性能的偶氮苯分子通过共价键接枝在GO基底上,得到热稳定性高的AZO-GO杂化物。光谱测试结果表明这种杂化物的光致异构化反应包括两段一级反应过程,并且第二段的热势垒(?Ea)减小。研究发现cis-偶氮苯分子与基底GO的六元碳环之间存在C-H????相互作用,当cis-偶氮苯分子达到足够数量时,将引起基底GO的电子集体发生变化并直接影响发色团的π–π*跃迁。C-H????相互作用缩短了trans杂化物达到光稳定状态的时间,并使cis杂化物热稳定性更好。其次,本文采用水热法制备了直径约为20微米的片状Fe_3O_4,用XRD和SEM对其结构进行了表征,分析了Fe_3O_4和GO的吸波性能。结果表明Fe_3O_4微米片有较大的磁损耗值,但是吸波性能较差。GO虽然具有良好的吸波性能,但是因团聚等问题不能单独使用。本文用简单的机械混合法制备了GO-Fe_3O_4复合材料,结果表明Fe_3O_4微米片附着在GO之上呈层状结构,有效避免了GO的团聚,提高了材料的阻抗匹配程度,并在界面处引入电极化机制。结果表明当GO的含量为10-30 wt%时,复合材料表现出较好的电磁吸波性能。最后,为了进一步提高GO-Fe_3O_4的吸波性能,本文用机械混合法制备了三元复合材料BN-GO-Fe_3O_4,对其形貌和结构进行了表征,并计算了BN-GO-Fe_3O_4吸波性能。研究发现这种材料具有增强的电磁吸波性能,主要归因于材料具有良好的阻抗匹配,电磁波可以有效进入材料内部而被吸收,其中磁损耗为主要损耗机制。BN-GO-Fe_3O_4复合材料表现出宽频带、高吸收和轻质量的特性。
【学位单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ127.11;TB34
【部分图文】：

pz 轨道形成垂直于晶面的大 键，这使石移率比 Si 高 100 倍。此外石墨烯还有良好些特点使石墨烯在纳米电子器件、能量存景[1]。水，石墨烯片层之间存在范德华力和 π-π中会发生不可逆的聚集和沉淀[2]，这极大石墨烯的氧化物，具有相同的二维骨架结现 sp3杂化轨道，晶格缺陷还会引入 sp 杂氧化石墨烯的性质较石墨烯更加活泼。鉴重要地位，有研究致力于对氧化石墨烯的算、红外光谱、拉曼光谱、核磁共振等手段型是单层石墨烯上分散着含氧官能团，这环氧基(C-O-C)和羧基(COOH)等[7-9]，如图石墨烯片层，而羧基则分布在石墨烯的边

效率[32]。领域中的应用，超级电容器作为高效储能器件而兴起。由于氧化石墨烯和结构的导电协同作用可增强机体导电性能，氧化石墨烯/导[33,34]成为超级电容器的理想填充材料，其中研究较多的是聚噻吩、聚氨酯、聚乙烯醇、聚苯乙烯、环氧树脂等。复合材最为导电通道，同时其大的比表面积还可以作为纳米尺度聚聚合物的稳定性和利用率。

图 1.2 偶氮苯分子有序的接枝在碳基模板上提高储能密度[35]。基于氧化石墨烯的优越性，将氧化石墨烯作为碳基底来承载光敏光致异构功能团，提高光能转换效率也是一个研究热点。Alexie Jeffrey C. Grossman 利用第一性原理计算证明了将偶氮苯分子有序模板上（图 1.2 所示）可以有效提高储能密度，其储能密度可与媲美[35]，这对提高偶氮苯及其衍生物的储能密度提供了新思路。
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 刘洋洋;顾宝珊;郑艳银;梁东明;杨培燕;张启富;;氧化石墨烯可见光催化能力的影响因素[J];材料科学与工艺;年期

2 陈晶晶;林强;李保震;王成鑫;;压深导致的多层石墨烯超滑失效及其影响因素分析[J];摩擦学学报;年期

3 张文涛;唐安琪;张玉婷;占平平;;类石墨烯的光场调控特性研究[J];激光与光电子学进展;年期

4 李哲;曹留烜;李宁;;改性氧化石墨烯/蒙脱土/甲基乙烯基硅橡胶的制备及其阻燃性能研究[J];厦门大学学报(自然科学版);年期

5 孟玲;;氮掺杂双层石墨烯吸附钠的第一性原理研究[J];原子与分子物理学报;2018年05期

6 张姗姗;赵建国;张进;邢宝岩;钱瑞;曹宇;杨晓峰;王宝俊;;褶皱石墨烯球对润滑油摩擦性能的影响[J];化工学报;年期

7 张光宇;王欣;徐芮;刘琳婧;李闯;吕胤霖;陈玉娟;朱大福;杨昕瑞;;气液界面自组装还原氧化石墨烯薄膜[J];哈尔滨理工大学学报;2018年04期

8 张鑫;王永波;王林昕;刘恩周;胡晓云;樊君;;氧化石墨烯载药体系负载甲硝唑及体外释放的研究[J];现代化工;年期

9 杨俊杰;张扬;陈国印;陈少华;麻伍军;翁巍;朱美芳;;石墨烯纤维的制备与应用[J];中国材料进展;2018年05期

10 邢翠娟;夏爱清;董丽丽;王彩君;赵哲;王少倩;刘艳华;齐幸存;;石墨烯/氧化石墨烯的制备及吸附性能的研究进展[J];广州化工;2018年13期

相关博士学位论文 前10条

1 袁芳;基于石墨烯材料的土霉素及8-氧代鸟嘌呤糖基化酶光学生物传感检测方法[D];大连理工大学;2017年

2 曾强;含磁性粒子石墨烯空心微球的设计、制备及其吸波性能[D];大连理工大学;2017年

3 陈莹;石墨烯及过渡金属二维硫化物为基础的复合物制备及其催化应用研究[D];天津大学;2017年

4 安浩然;氟掺杂石墨烯的制备及其电化学性能研究[D];天津大学;2017年

5 徐小兵;MoS_2基复合纳米材料的制备及其电化学性能研究[D];南京大学;2018年

6 元丽华;金属修饰多孔石墨烯储氢性能的第一性原理研究[D];兰州理工大学;2018年

7 黄忠;基于石墨烯等离激元的人工微结构光学新效应研究[D];南京大学;2018年

8 王淼;基于二维材料的忆阻器器件物理与应用基础研究[D];南京大学;2018年

9 叶胜威;石墨烯电光调制特性及器件研究[D];电子科技大学;2018年

10 康文斌;人类健康相关的若干蛋白质系统的模拟研究[D];南京大学;2016年

相关硕士学位论文 前10条

1 唐晨龙;飞行器相变复合材料的石墨烯改性及传热机理研究[D];哈尔滨工程大学;2017年

2 陈俊杰;NiSnO_3/石墨烯复合材料作为锂离子电池负极材料的研究[D];福建师范大学;2017年

3 陆佳杰;氧化石墨烯（GO）膜结构调控、稳定性研究及其应用[D];上海师范大学;2018年

4 王心怡;石墨烯/TiO_2-Bi_2O_3/PMMA同轴微管的构建及其光解水制氢性能[D];福建师范大学;2017年

5 郭帅;石墨烯/漆酚高分子复合材料涂层的制备及其性能研究[D];福建师范大学;2017年

6 李素云;石墨烯增强复合材料抗侵彻机理研究[D];中北大学;2018年

7 胡之厅;石墨烯与砷化镓异质结光电器件的研究[D];上海师范大学;2018年

8 李晨;石墨烯复合薄膜光纤微腔声波传感器件研究[D];电子科技大学;2018年

9 张华;基于石墨烯的柔性应力传感器制备与性能研究[D];电子科技大学;2018年

10 叶学亮;石墨烯基柔性复合薄膜制备及其力敏性能研究[D];电子科技大学;2018年

本文编号：2894548