Fe 3 O 4 /石墨烯纳米复合材料的制备
发布时间：2020-12-31 16:36
石墨烯由于其优异的性能被认为是理想的增强体,同时也容易发生团聚,降低材料的性能。采用高能球磨,使K2FeO4被石墨还原成Fe3O4锚定在石墨片层上,增加了磨球对石墨的剪切力,进而从石墨上剥离出石墨烯。通过控制球磨时间,得到分散的Fe3O4/石墨烯纳米复合材料。采用SEM,XRD,红外光谱等方法对复合粉末进行表征分析。结果表明经过2h球磨,获得的Fe3O4/石墨烯纳米复合材料分散性能最好,石墨烯片层数量较低。
【文章来源】：功能材料. 2020年02期 北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
不同时间下的XRD
2、3、4、5 h球磨制得的样品粉末的SEM形貌如图2所示,从图2(a)中可以看出球磨2 h,对于石墨层的分离效果较好,能够看到微小的少量透明黑色固体被包覆在其中,说明在350r/min的情况下,球磨2 h对于石墨层的剥离效果较为明显。图2(b)为球磨3 h的样品形态,从图中可以明显的看出,Fe3O4锚定石墨烯片层比较明显。图2(c)为4 h球磨时间下的照片,可以看到它的剥离效果较差,隐约能看到比较小面积的石墨烯,说明高能球磨对石墨的破坏较大。图2(d)是球磨5 h的照片,可以看出石墨层被严重破坏掉,并且为细小的形状,对石墨破坏严重,没有剥离出石墨烯。从以上可以看出,2 h的球磨时间来说剥离效果最好,石墨烯也看得比较清楚。K2FeO4与石墨进行球磨过程中,高速的磨球给K2FeO4和石墨提供能量,使石墨表面与K2FeO4充分接触,石墨表面的C将K2FeO4还原成Fe3O4,在石墨表层发生原位还原反应,生成的Fe3O4锚定在石墨表面。同时增加了石墨的静摩擦力,提高锆球对石墨的剪切力,使石墨分层。在分层的石墨表面又重复上述反应。经长时间球磨,最终K2FeO4在石墨表层还原出Fe3O4,锚定在分离出的石墨烯片层上。其锚定机理如图3所示。
为了研究高铁酸钾与石墨发生反应生成的特定材料的化学性质,我们分别对球磨2、3、4、5 h的试样进行了红外检测,如图4所示。在870 cm-1处出现的是环氧基团特征峰[16],在1 110 cm-1处是由醇的C-OH伸缩振动产生的峰,在1 260 cm-1处出现的吸收峰为C-O-C的伸缩振动峰,这些含氧基团的存在证明了石墨被部分氧化。在2 300 cm-1处出现了一明显的高峰,这是由于空气中的CO2引起的。随着球磨时间的增加对于石墨的氧化程度越来越大。图4 Fe3O4锚定石墨烯的红外光谱
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯含量对铝基复合材料微观组织和力学性能的影响[J]. 李炯利,王旭东,武岳,曹振,郭建强,张海平. 稀有金属. 2018(03)
[2]石墨烯增强铝基纳米复合材料研究进展[J]. 燕绍九,陈翔,洪起虎,王楠,李秀辉,赵双赞,南文争,杨程,张晓艳,戴圣龙. 航空材料学报. 2016(03)
[3]石墨烯增强铝基复合材料制备及力学性能研究[J]. 齐天娇,俞泽民,许志鹏,段雪峰,杨笛,李旺. 哈尔滨理工大学学报. 2015(03)
[4]高密度聚乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯的研究[J]. 高茜斐,赵耀明,阳范文. 合成材料老化与应用. 2001(04)
硕士论文
[1]铁基/石墨烯纳米复合物作为锂离子电池负极材料[D]. 黄明保.华南理工大学 2018
[2]石墨烯增强镁基复合材料的制备及性能研究[D]. 陈瑞强.沈阳理工大学 2017
本文编号：2949955
【文章来源】：功能材料. 2020年02期 北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
不同时间下的XRD
2、3、4、5 h球磨制得的样品粉末的SEM形貌如图2所示,从图2(a)中可以看出球磨2 h,对于石墨层的分离效果较好,能够看到微小的少量透明黑色固体被包覆在其中,说明在350r/min的情况下,球磨2 h对于石墨层的剥离效果较为明显。图2(b)为球磨3 h的样品形态,从图中可以明显的看出,Fe3O4锚定石墨烯片层比较明显。图2(c)为4 h球磨时间下的照片,可以看到它的剥离效果较差,隐约能看到比较小面积的石墨烯,说明高能球磨对石墨的破坏较大。图2(d)是球磨5 h的照片,可以看出石墨层被严重破坏掉,并且为细小的形状,对石墨破坏严重,没有剥离出石墨烯。从以上可以看出,2 h的球磨时间来说剥离效果最好,石墨烯也看得比较清楚。K2FeO4与石墨进行球磨过程中,高速的磨球给K2FeO4和石墨提供能量,使石墨表面与K2FeO4充分接触,石墨表面的C将K2FeO4还原成Fe3O4,在石墨表层发生原位还原反应,生成的Fe3O4锚定在石墨表面。同时增加了石墨的静摩擦力,提高锆球对石墨的剪切力,使石墨分层。在分层的石墨表面又重复上述反应。经长时间球磨,最终K2FeO4在石墨表层还原出Fe3O4,锚定在分离出的石墨烯片层上。其锚定机理如图3所示。
为了研究高铁酸钾与石墨发生反应生成的特定材料的化学性质,我们分别对球磨2、3、4、5 h的试样进行了红外检测,如图4所示。在870 cm-1处出现的是环氧基团特征峰[16],在1 110 cm-1处是由醇的C-OH伸缩振动产生的峰,在1 260 cm-1处出现的吸收峰为C-O-C的伸缩振动峰,这些含氧基团的存在证明了石墨被部分氧化。在2 300 cm-1处出现了一明显的高峰,这是由于空气中的CO2引起的。随着球磨时间的增加对于石墨的氧化程度越来越大。图4 Fe3O4锚定石墨烯的红外光谱
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯含量对铝基复合材料微观组织和力学性能的影响[J]. 李炯利,王旭东,武岳,曹振,郭建强,张海平. 稀有金属. 2018(03)
[2]石墨烯增强铝基纳米复合材料研究进展[J]. 燕绍九,陈翔,洪起虎,王楠,李秀辉,赵双赞,南文争,杨程,张晓艳,戴圣龙. 航空材料学报. 2016(03)
[3]石墨烯增强铝基复合材料制备及力学性能研究[J]. 齐天娇,俞泽民,许志鹏,段雪峰,杨笛,李旺. 哈尔滨理工大学学报. 2015(03)
[4]高密度聚乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯的研究[J]. 高茜斐,赵耀明,阳范文. 合成材料老化与应用. 2001(04)
硕士论文
[1]铁基/石墨烯纳米复合物作为锂离子电池负极材料[D]. 黄明保.华南理工大学 2018
[2]石墨烯增强镁基复合材料的制备及性能研究[D]. 陈瑞强.沈阳理工大学 2017
本文编号：2949955
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