褶皱石墨烯微球的制备及其在复合材料中的应用

发布时间：2021-02-08 00:32

　　氧化石墨烯（GO）作为石墨烯的一种前驱体,可以通过天然石墨的氧化剥离大量制备。与石墨烯不同,表面丰富的含氧官能团（如羟基,羧基,环氧,羰基等）使得GO呈现出优异的水溶性,在水中能以单层形式稳定分散,并可在合适的溶剂中形成液晶（LC）。一般来说,GO水溶液中的固含量不高于3 wt%,这给GO的运输,储存和应用带来了不便。然而,常规干燥方法如烘干、冷冻干燥和雾化干燥得到的GO粉体不能重新在水中分散为单层GO片。针对这一问题,本论文通过低温雾化干燥方法制备出褶皱氧化石墨烯微球（fGO）,其在水和部分溶剂中展现出良好的再溶解性。将fGO粉体压缩成密度为1.26g/cm3的密实片材后材料仍保持良好溶解性,最终得到的溶液状态与初始的GO溶液一致。通过原位观察和定量跟踪的方式,本论文揭示了 fGO在水中逐步溶胀-解离-伸展的过程,并解释了其溶解机理。本论文将fGO逐步伸展溶解的思路应用在聚合物复合材料中,把fGO加入己内酰胺进行原位聚合,成功制备了石墨烯/PA6纳米复合材料。在线跟踪表明fGO在熔融的己内酰胺中随搅拌而逐步展开,最终以单层GO片形式分散,进一步聚合可以得到PA6接枝的还原氧化石墨烯。... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：161 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 石墨烯的结构与性质
        1.2.1 石墨烯的结构
        1.2.2 石墨烯的性质
        1.2.3 石墨烯的制备
    1.3 氧化石墨烯的结构、性质与应用
        1.3.1 氧化石墨烯的制备
        1.3.2 氧化石墨烯的结构
        1.3.3 氧化石墨烯的溶解性
        1.3.4 氧化石墨烯的还原
        1.3.5 氧化石墨烯的宏观组装
    1.4 三维石墨烯的制备
        1.4.1 石墨烯褶皱球
        1.4.2 石墨烯空心球
        1.4.3 石墨烯气凝胶
        1.4.4 石墨烯水凝胶
    1.5 石墨烯/聚合物纳米复合材料
        1.5.1 石墨烯/聚合物纳米复合材料的制备方法
        1.5.2 石墨烯/聚合物复合材料的应用
    1.6 论文选题及主要依据
        1.6.1 选题依据
        1.6.2 主要内容
    参考文献
第二章 实验仪器、试剂及表征
    2.1 实验试剂
    2.2 常规表征仪器
    2.3 性能测试
        2.3.1 核磁共振溶剂弛豫
        2.3.2 吸波性能测试
        2.3.3 溶剂吸附测试
        2.3.4 电导率测试
第三章 褶皱氧化石墨烯微球的制备与再溶解
    3.1 引言
    3.2 实验
        3.2.1 GO水溶液的制备
        3.2.2 褶皱氧化石墨烯微球（fGO）和GO气凝胶（GOA）的制备
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 GOA和fGO的溶解性对比
        3.3.2 fGO的再溶解过程跟踪
        3.3.3 对fGO溶解过程的定量跟踪
        3.3.4 fGO的溶解机理
    3.4 小结
    参考文献
第四章 褶皱氧化石墨烯微球原位展开聚合
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 fGO/PA6纳米复合材料的制备
        4.2.2 fGO/PA6纳米复合材料中石墨烯分散性的表征
        4.2.3 fGO/PA6纳米复合材料的力学性能表征
        4.2.4 fGO/PA6复合纤维的制备与性能测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 fGO在己内酰胺熔体中的展开
        4.3.2 fGO/PA6复合材料的表征
        4.3.3 fGO/PA6复合材料的力学性能
    4.4 小结
    参考文献
第五章 多孔石墨烯微球及其吸波应用
    5.1 引言
    5.2 实验部分
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 多孔石墨烯微球（Gmfs）的结构表征
        5.3.2 Gmfs的吸波性能
    5.4 小结
    参考文献
第六章 超轻石墨烯空心微球及其多功能复合应用
    6.1 引言
    6.2 实验部分
        6.2.1 石墨烯空心微球（GMPs）的制备
        6.2.2 GMPs/石蜡复合材料的制备
        6.2.3 相变储热测试
    6.3 结果与讨论
        6.3.1 GMPs的结构演化
        6.3.2 GMPs的表征
        6.3.3 GMPs/石蜡的电导性和热储存
        6.3.4 GMPs的吸波（MA）性能
    6.4 小结
    参考文献
第七章 全文总结与创新点
    7.1 全文总结
    7.2 主要创新点
作者简介与研究成果



本文编号：3023079