氧化还原法制备石墨烯及其复合材料的性能研究

发布时间：2017-08-01 04:09

  本文关键词：氧化还原法制备石墨烯及其复合材料的性能研究

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【摘要】：石墨烯(Graphene)是由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体,作为一种新型的碳材料,具有优异的物理、化学及机械性能。本文主要利用氧化还原法制备石墨烯,通过紫外-可见光吸收(UV-vis),傅利叶红外光谱(FT-IR),差量热分析(TG-DSC),X射线衍射(XRD),X射线光电子能谱(XPS)等测试手段研究氧化过程中高锰酸钾使用量、中温反应时间和反应温度对样品氧化程度的影响,运用热还原法对氧化石墨进行还原,探讨升温速率和反应温度对还原氧化石墨烯的影响;将制备的还原氧化石墨烯添加进PA1010,考察其对PA1010力学性能和摩擦性能的影响。具体的实验内容和结论如下:(1)考察高锰酸钾使用量发现,样品的氧化程度随氧化剂使用量的增加而增大,高锰酸钾与鳞片石墨质量比为3:1时为最佳比例;氧化过程中温反应时间越长,样品的氧化程度随之增加,说明中温反应阶段的时间对氧化石墨的氧化程度影响较大,时间越长,样品氧化越充分,氧化程度越高;反应温度对氧化程度的影响表现为,反应温度越高,氧化石墨的层间距越大,更有利于制备少层的还原氧化石墨烯。(2)研究还原过程中升温速率和反应温度两个因素发现,在高的升温速率下,氧化石墨的片层才能被剥离,制备出还原氧化石墨烯;同时,反应温度越高,制备的还原氧化石墨烯越薄。(3)将rGO和石墨添加进PA1010中,考察填充物对尼龙复合材料的性能影响。研究发现,石墨和rGO的添加均使得尼龙结晶温度提高;分析材料的机械性能可知,与石墨相比,rGO作为填料时复合材料的综合性能更加优异,并且在rGO填充比为0.4 wt%时性能最佳,而当填充量超过0.5 wt%时,rGO会在材料中出现团聚现象,造成应力集中,复合材料性能显著下降。
【关键词】：石墨烯 氧化石墨 热还原 PA1010 复合材料
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ127.11;TB332
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-15
• 变量注释表15-16
• 1 绪论16-30
• 1.1 石墨烯简介16-23
• 1.2 石墨烯的应用23-26
• 1.3 聚合物基复合材料研究概述26-28
• 1.4 课题的研究意义和内容28-30
• 2 实验原理及方法30-36
• 2.1 试剂及原料30
• 2.2 实验仪器30-31
• 2.3 实验方法31-35
• 2.4 样品的测试及表征35-36
• 3 rGO的制备及表征36-58
• 3.1 引言36
• 3.2 氧化过程的影响因素36-48
• 3.3 还原过程的影响因素48-56
• 3.4 本章小结56-58
• 4 rGO/PA1010复合材料的热稳定性及机械性能58-66
• 4.1 引言58
• 4.2 复合材料热学性能研究58-60
• 4.3 复合材料机械性能研究60-65
• 4.4 本章小结65-66
• 5 结论66-68
• 参考文献68-74
• 作者简历74-78
• 学位论文数据集78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 任文才;高力波;马来鹏;成会明;;石墨烯的化学气相沉积法制备[J];新型炭材料;2011年01期

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本文编号：602415