石墨烯的绿色制备及其功能性应用研究

发布时间：2017-05-20 13:20

  本文关键词：石墨烯的绿色制备及其功能性应用研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本论文针对目前化学还原氧化石墨制备石墨烯的过程中存在的问题,提出将具有还原能力且对环境友好的葡萄糖、果糖作为还原剂,有效的将氧化石墨还原,制备了石墨烯,并对制备的石墨烯(RGO)进行功能性应用研究。 首先,使用Hummers法合成氧化石墨,并对合成氧化石墨(GO)工艺进一步优化；利用红外光谱(FTIR)、激光拉曼光谱(Raman).X-射线衍射仪(XRD).扫描电子显微镜(SEM)和四探针测试仪对合成产物进行表征分析。研究结果表明,所制备的GO表面含有大量的含氧官能团,且在水溶液、N,N-二甲基甲酰胺／水溶液和N,N-二甲基甲酰胺溶液中具有较好的分散性。 其次,在不添加任何分散剂的情况下,分别以葡萄糖、果糖为还原剂,在水溶液中对GO还原得到RGO；利用FTIR、XRD、Raman和透射电子显微镜(TEM)对产物的结构形貌进行表征,并用四探针测试仪测定其电导率,并且对产物的分散性进行了研究。结果表明,葡萄糖还原所制备的RGO具有较高的电导率,其值可达37.5S/cm,而且其在水中具有良好的稳定分散性；另外,果糖对GO也有较好的还原效果,得到结构较好的RGO且同样具有较高的电导率,其值为34.8S/cmo 最后,以聚苯胺(PANI)、酚醛树脂(PR)为原料,选葡萄糖作还原剂,合成了石墨烯/聚苯胺复合物和石墨烯/酚醛树脂复合物。采用FTIR、XRD、Raman.紫外可见光谱(UV-vis)和SEM对其进行结构和形貌分析,并且利用热重分析及四探针测试仪对其电导率和热稳定性进行测试分析。结果表明,添加RGO后,聚苯胺的电导率高达20.83S/cm,并且在800℃时,热失重只有9%；进一步研究表明,添加RGO后,PANI在无水乙醇中能够稳定分散。添加RGO后,PR的固含量提高,当RGO的含量为5%时,其值达到84%；另外,RGO的加入使得PR的残炭率提高,且随着RGO量的增加,而发生变化,当RGO的含量达到3%时,PR的残炭率可达61.2%,比PR本身的残炭率(45.9%)高了十几个百分点。热分析曲线也进一步表明,RGO的加入可使PR的耐热性能得到提高。
【关键词】：氧化石墨 石墨烯 化学还原 复合物 电导率 热稳定性 残炭率
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TQ127.11
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-11
• 1 绪论11-22
• 1.1 引言11
• 1.2 石墨烯的结构及性能简介11-12
• 1.3 石墨烯的制备12-15
• 1.3.1 机械剥离法12-13
• 1.3.2 化学气相沉积法13
• 1.3.3 外延生长法13-14
• 1.3.4 氧化还原法14-15
• 1.3.5 其他合成方法15
• 1.4 石墨烯的表征15-17
• 1.4.1 光学显微表征法15
• 1.4.2 电子显微表征法15-16
• 1.4.3 拉曼光谱表征法16
• 1.4.4 扫描探针显微法16-17
• 1.5 石墨烯的应用17-20
• 1.5.1 电子器件17-18
• 1.5.2 储能器件18-19
• 1.5.3 薄膜材料19-20
• 1.5.4 复合材料20
• 1.6 本论文的研究目的和研究内容20-22
• 1.6.1 研究目的20-21
• 1.6.2 研究内容21-22
• 2 氧化石墨的制备22-30
• 2.1 引言22
• 2.2 实验部分22-25
• 2.2.1 实验原料22-23
• 2.2.2 实验仪器23
• 2.2.3 实验内容23-24
• 2.2.4 GO的表征24-25
• 2.3 结果分析讨论25-29
• 2.3.1 合成GO条件的优化25-26
• 2.3.2 GO的结构表征分析26-28
• 2.3.3 GO的分散性28-29
• 2.4 本章小结29-30
• 3 石墨烯的制备30-41
• 3.1 引言30
• 3.2 实验部分30-32
• 3.2.1 实验原料和仪器30-31
• 3.2.2 实验内容31
• 3.2.3 RGO的表征31-32
• 3.3 结果分析讨论32-40
• 3.3.1 反应环境的选择32
• 3.3.2 反应温度的最佳选择32-33
• 3.3.3 葡萄糖用量的优化33-34
• 3.3.4 RGO的表征34-38
• 3.3.5 果糖对GO的化学还原38-40
• 3.4 本章小结40-41
• 4 石墨烯/聚苯胺复合物的制备及其性能研究41-53
• 4.1 引言41
• 4.2 实验部分41-43
• 4.2.1 实验原料与仪器41-42
• 4.2.2 实验内容42-43
• 4.2.3 产物的表征43
• 4.3 结果分析讨论43-51
• 4.3.1 反应条件的优化43-45
• 4.3.2 RGO/PANI的表征45-51
• 4.4 本章小结51-53
• 5 石墨烯/酚醛树脂复合物的制备及其性能研究53-61
• 5.1 引言53
• 5.2 实验部分53-55
• 5.2.1 实验原料及仪器53
• 5.2.2 实验内容53-54
• 5.2.3 PR及其复合物的分析测定54-55
• 5.2.4 酚醛树脂及其复合物的表征55
• 5.3 结果分析讨论55-59
• 5.3.1 反应条件的优化55-56
• 5.3.2 RGO的加入对PR的影响56-57
• 5.3.3 酚醛树脂及其复合物的FTIR表征57-58
• 5.3.4 RGO的加入对PR的耐热性能的影响58-59
• 5.3.5 RGO改性PR的简要机理59
• 5.4 本章小结59-61
• 6 本文总结61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-71
• 附录71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 陈鸯飞;陈智琴;刘洪波;;酚醛树脂中亚甲基对热降解的影响[J];高分子学报;2008年05期

2 李忠;史铁钧;郭立颖;;高残炭热固性酚醛树脂的合成及表征[J];高分子材料科学与工程;2009年01期

3 朱宏伟;;石墨烯:单原子层二维碳晶体——2010年诺贝尔物理学奖简介[J];自然杂志;2010年06期

  本文关键词：石墨烯的绿色制备及其功能性应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：381748