还原氧化石墨烯/纤维素复合薄膜的制备及性能
发布时间：2020-12-13 15:01
利用还原氧化石墨烯（RGO）改善离子液体溶剂纤维素（CE）的综合性能,将氧化石墨烯（GO）分散在去离子水中,通过热还原法得到RGO,RGO与离子液体（IL）混合后采用减压蒸馏法去除水分,得到均匀分散的RGO/IL溶液,以RGO/IL溶液为纤维素溶剂,利用RGO改善CE薄膜的各项性能,用扫描电子显微镜和XRD表征了材料的形貌和结构。结果表明,RGO质量分数为1%时,RGO/CE复合薄膜的拉伸强度和模量分别为122MPa和6.77GPa,较纯CE薄膜分别提高了188%和320%。RGO/CE复合薄膜的电导率为4.7×10–6S/m,较纯CE薄膜(2.5×10–14 S/m)提高了9个数量级,由于RGO与CE分子链间新的氢键的形成以及RGO优异的二维结构,RGO可以显著提高复合薄膜的热稳定性、力学性能和导电能力。
【文章来源】：化工进展. 2017年05期 北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
CE、GO、RGO、RGO/CE复合薄膜的XRD谱图
10cm–1和1372cm–1处的衍射峰分别是由于－CH键伸缩振动和弯曲振动引起的。这些峰代表了CE典型的结构，说明RGO/IL是CE直接的溶剂，并且对CE的结构不会产生影响。GO在3430cm–1和1785cm–1/1706cm–1处出现的振动峰分别代表GO片层表明的含氧官能团—OH伸缩振动和—COOH伸缩振动。在RGO/CE-PBS复合薄膜中，1785cm–1处峰的消失和1706cm–1处峰减弱进一步证明复合材料制备过程中热处理对GO的还原；同时，3340cm–1处峰强度的增强是由于RGO片层上—OH键与CE分子形成新的氢键作用引起的。图2GO、CE以及RGO/CE复合薄膜的红外光谱图3.2RGO/CE复合薄膜的热稳定性和电导性图3为CE、RGO/CE复合薄膜的热重曲线。从图中可以看出，复合材料的热稳定性显著提高。失重10%所对应的温度，CE发生在280℃，RGO/CE发生在295℃。复合薄膜的热稳定性高是由于RGO具有高的热导率，添加在聚合物基体中可以有效地提高复合薄膜的热稳定性。此外，RGO片层具有良好的气体阻隔性，这也在一定程度上提高了复合材料的热稳定性。因此，RGO/CE复合薄膜的热稳定性较CE薄膜的热稳定性有显著提高。石墨烯具有优异的导电性能，与高聚物混合可以显著提高复合薄膜的导电能力。研究表明，RGO/CE复合薄膜的导电性能随RGO质量分数的增加而提高，见表1。当添加质量分数0.1%的RGO时，RGO01/CE复合薄膜的电导率为8.2×10–11S/m。°°°°°°°°
第5期王咚等：还原氧化石墨烯/纤维素复合薄膜的制备及性能·1841·图3CE和不同RGO质量分数的RGO/CE复合薄膜的热重曲线表1RGO/CE复合薄膜的电导率试样导电率/S·m–1CE2.5×10-14RGO01/CE8.2×10-11RGO05/CE3.1×10-8RGO10/CE4.7×10-6当RGO质量分数为1.0%时，RGO/CE复合薄膜的电导率提高到4.7×10–6S/m，较纯CE薄膜的（2.5×10–14S/m）提高了9个数量级。由于RGO具有良好的导电性能，均匀分散在CE基体中的RGO相互搭接构成导电网络，使复合薄膜具有导电能力。且随着RGO质量分数的增加，导电网络变得完善，因此电导率提高。3.3RGO/CE复合薄膜的力学性能图4是CE以及RGO/CE复合薄膜的应力-应变曲线。根据应力-应变曲线得到的试样的拉伸强度、断裂伸长率以及杨氏模量数值见表2。由图4可以看出，RGO/CE复合薄膜的拉伸强度、断裂伸长率和杨氏模量均随着RGO质量分数的增加而显著提高。说明RGO/CE复合薄膜具有较图4CE和RGO/CE复合薄膜的应力-应变曲线表2CE和RGO/CE复合薄膜的拉伸测量数据试样拉伸强度/MPa断裂伸长率/%杨氏模量/GPaCE55.025.81.45RGO01/CE80.916.33.26RGO05/CE10215.64.69RGO10/CE12210.66.77强的综合力学性能。根据表2，RGO的质量分数仅为0.1%时，RGO01/CE复合薄膜的拉伸强度和杨氏模量分别为80.9MPa和3.2GPa，分别较CE薄膜的提高了47.1%和125%。低质量分数的RGO能赋予CE优良的力学性能。当RGO质量分数为1.0%时，RGO10/CE复合薄膜的拉伸强度和杨氏模量为122MPa和6.77GPa，较CE分别提高了122%和320%。加入RGO后，复合材料力学性能大幅提高主要归因于以下两个方面：一方面是由于RGO独特的表面结构及其本身具有优良的力学性能，当复合
【参考文献】：
期刊论文
[1]α-MoC/石墨烯复合材料的氧还原性能及其在微生物燃料电池中的应用[J]. 郭文显,陈妹琼,张敏,柳鹏,张燕,蔡志泉,程发良. 化工进展. 2016(11)
[2]表面活性剂对离子液体预处理纤维素的影响[J]. 冯圆圆,李强,季更生,唐玉斌,李天程. 化工进展. 2014(12)
[3]纤维素在离子液体中的降解转化[J]. 周理龙,吴廷华,吴瑛. 化学进展. 2012(08)
[4]纤维素改性研究进展[J]. 张智峰. 化工进展. 2010(08)
本文编号：2914736
【文章来源】：化工进展. 2017年05期 北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
CE、GO、RGO、RGO/CE复合薄膜的XRD谱图
10cm–1和1372cm–1处的衍射峰分别是由于－CH键伸缩振动和弯曲振动引起的。这些峰代表了CE典型的结构，说明RGO/IL是CE直接的溶剂，并且对CE的结构不会产生影响。GO在3430cm–1和1785cm–1/1706cm–1处出现的振动峰分别代表GO片层表明的含氧官能团—OH伸缩振动和—COOH伸缩振动。在RGO/CE-PBS复合薄膜中，1785cm–1处峰的消失和1706cm–1处峰减弱进一步证明复合材料制备过程中热处理对GO的还原；同时，3340cm–1处峰强度的增强是由于RGO片层上—OH键与CE分子形成新的氢键作用引起的。图2GO、CE以及RGO/CE复合薄膜的红外光谱图3.2RGO/CE复合薄膜的热稳定性和电导性图3为CE、RGO/CE复合薄膜的热重曲线。从图中可以看出，复合材料的热稳定性显著提高。失重10%所对应的温度，CE发生在280℃，RGO/CE发生在295℃。复合薄膜的热稳定性高是由于RGO具有高的热导率，添加在聚合物基体中可以有效地提高复合薄膜的热稳定性。此外，RGO片层具有良好的气体阻隔性，这也在一定程度上提高了复合材料的热稳定性。因此，RGO/CE复合薄膜的热稳定性较CE薄膜的热稳定性有显著提高。石墨烯具有优异的导电性能，与高聚物混合可以显著提高复合薄膜的导电能力。研究表明，RGO/CE复合薄膜的导电性能随RGO质量分数的增加而提高，见表1。当添加质量分数0.1%的RGO时，RGO01/CE复合薄膜的电导率为8.2×10–11S/m。°°°°°°°°
第5期王咚等：还原氧化石墨烯/纤维素复合薄膜的制备及性能·1841·图3CE和不同RGO质量分数的RGO/CE复合薄膜的热重曲线表1RGO/CE复合薄膜的电导率试样导电率/S·m–1CE2.5×10-14RGO01/CE8.2×10-11RGO05/CE3.1×10-8RGO10/CE4.7×10-6当RGO质量分数为1.0%时，RGO/CE复合薄膜的电导率提高到4.7×10–6S/m，较纯CE薄膜的（2.5×10–14S/m）提高了9个数量级。由于RGO具有良好的导电性能，均匀分散在CE基体中的RGO相互搭接构成导电网络，使复合薄膜具有导电能力。且随着RGO质量分数的增加，导电网络变得完善，因此电导率提高。3.3RGO/CE复合薄膜的力学性能图4是CE以及RGO/CE复合薄膜的应力-应变曲线。根据应力-应变曲线得到的试样的拉伸强度、断裂伸长率以及杨氏模量数值见表2。由图4可以看出，RGO/CE复合薄膜的拉伸强度、断裂伸长率和杨氏模量均随着RGO质量分数的增加而显著提高。说明RGO/CE复合薄膜具有较图4CE和RGO/CE复合薄膜的应力-应变曲线表2CE和RGO/CE复合薄膜的拉伸测量数据试样拉伸强度/MPa断裂伸长率/%杨氏模量/GPaCE55.025.81.45RGO01/CE80.916.33.26RGO05/CE10215.64.69RGO10/CE12210.66.77强的综合力学性能。根据表2，RGO的质量分数仅为0.1%时，RGO01/CE复合薄膜的拉伸强度和杨氏模量分别为80.9MPa和3.2GPa，分别较CE薄膜的提高了47.1%和125%。低质量分数的RGO能赋予CE优良的力学性能。当RGO质量分数为1.0%时，RGO10/CE复合薄膜的拉伸强度和杨氏模量为122MPa和6.77GPa，较CE分别提高了122%和320%。加入RGO后，复合材料力学性能大幅提高主要归因于以下两个方面：一方面是由于RGO独特的表面结构及其本身具有优良的力学性能，当复合
【参考文献】：
期刊论文
[1]α-MoC/石墨烯复合材料的氧还原性能及其在微生物燃料电池中的应用[J]. 郭文显,陈妹琼,张敏,柳鹏,张燕,蔡志泉,程发良. 化工进展. 2016(11)
[2]表面活性剂对离子液体预处理纤维素的影响[J]. 冯圆圆,李强,季更生,唐玉斌,李天程. 化工进展. 2014(12)
[3]纤维素在离子液体中的降解转化[J]. 周理龙,吴廷华,吴瑛. 化学进展. 2012(08)
[4]纤维素改性研究进展[J]. 张智峰. 化工进展. 2010(08)
本文编号：2914736
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