石墨烯薄膜的可控制备及其性能、应用研究

发布时间：2017-09-01 17:23

  本文关键词：石墨烯薄膜的可控制备及其性能、应用研究

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【摘要】：石墨烯作为一种新型二维材料,据报道最早是从天然石墨中用机械剥离法得到的、具有一个碳原子厚度的二维晶体。通过对石墨烯的高透光性,极佳的电子迁移率以及对大分子和小颗粒物质的良好过滤效果的深入研究,我们设计出新的方法来可控制备石墨烯柔性导电薄膜,并通过石墨烯与陶瓷膜的复合,设计出新型的石墨烯/陶瓷膜复合过滤材料,从而实现石墨烯薄膜高过滤性能的实际应用。为此,在本文中,1,我们利用Langmuir-Blodgett的方法在柔性聚酯膜基底上组装出氧化石墨烯薄膜,然后对其进一步还原而得到柔性石墨烯透明导电薄膜,在成膜过程中通过控制液面的表面张力以及膜层数量可以灵巧的改变石墨烯片层的排列形状,从而实现对其导电性和透光性实现可控控制。2,我们创新的提出了一种液面沉积的方法来制备石墨烯柔性薄膜,将化学氧化法制备的氧化石墨烯薄片均匀的分散在液面上,然后使液面缓慢下降至基底,即可使液面表层形成的氧化石墨烯膜无损的转移到预先设置的基地上,再通过后续氢碘酸的温和还原得到性能良好的石墨烯导电薄膜,在沉积过程中,我们通过调控液面沉积的次数便可实现石墨烯导电薄膜的可控制备。该方法不仅操作方便,还适用于任意基底,为实际应用提供了一个良好的解决方案。3,制备了一种氧化石墨烯/陶瓷膜复合过滤膜,针对氧化石墨烯膜可以过滤大分子或离子的性质以及陶瓷膜固有的过滤大颗粒物质的能力,我们提出利用陶瓷膜作为衬底,将氧化石墨烯薄片涂覆到该陶瓷衬底内外壁上,从而在陶瓷膜内部形成一层致密的氧化石墨烯“过滤系统”,这样就实现了氧化石墨烯薄膜和陶瓷膜的双重过滤效果。
【关键词】：石墨烯薄膜 Langmuir-Blodgett 液面沉积 水处理
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ127.11;TB383.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 专用术语注释表9-10
• 第一章 绪论10-24
• 1.1 引言10-14
• 1.1.1 石墨烯的简介11-12
• 1.1.2 石墨烯的性质12-14
• 1.2 石墨烯材料的划分及应用14-18
• 1.2.1 零维石墨烯材料14-15
• 1.2.2 一维石墨烯材料15-16
• 1.2.3 二维石墨烯材料16-17
• 1.2.4 三维维石墨烯材料17-18
• 1.3 石墨烯薄膜的制备方法18-21
• 1.3.1 旋涂法18-19
• 1.3.2 真空抽滤法19-20
• 1.3.3 化学气相沉积法20-21
• 1.3.4 其他方法21
• 1.4 本课题研究内容及意义21-24
• 第二章 Langmuir-Blodgett法制备柔性石墨烯透明导电薄膜24-33
• 2.1 前言24-25
• 2.2 实验部分25-27
• 2.2.1 实验药品与设备25-26
• 2.2.2 氧化石墨烯（GO）的制备26
• 2.2.3 Langmuir-Blodgett法制备柔性氧化石墨烯透明导电薄膜（TCF）26
• 2.2.4 化学还原柔性氧化石墨烯透明导电薄膜26-27
• 2.3 结果讨论27-32
• 2.3.1 实验的设计原理27-28
• 2.3.2 石墨烯的结构分析28-29
• 2.3.3 柔性石墨烯透明导电薄膜（TCF）的形貌分析29-30
• 2.3.4 柔性石墨烯透明导电薄膜（TCF）的性能分析30-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 液面沉积法制备柔性石墨烯透明导电薄膜33-45
• 3.1 前言33-34
• 3.2 实验部分34-36
• 3.2.1 实验药品与设备34-35
• 3.2.2 GO的制备35
• 3.2.3 液面沉积法制备柔性氧化石墨烯透明导电薄膜35
• 3.2.4 化学还原氧化石墨烯透明导电薄膜35-36
• 3.2.5 表征36
• 3.3 结果讨论36-44
• 3.3.1 实验的设计原理36-37
• 3.3.2 石墨、氧化石墨烯及还原氧化石墨烯的分子结构分析37-40
• 3.3.3 不同沉积层数的GO薄膜的表面形貌分析40-42
• 3.3.4 不同沉积层数的GO薄膜的性能分析42-44
• 3.4 本章小结44-45
• 第四章 浸涂法制备GO/陶瓷膜复合过滤膜45-54
• 4.1 前言45-46
• 4.2 实验部分46-49
• 4.2.1 实验材料与设备46-47
• 4.2.2 氧化石墨烯（GO）的制备47-48
• 4.2.3 利用浸涂法制备GO/陶瓷膜复合过滤膜48-49
• 4.3 结果讨论49-53
• 4.3.1 GO/陶瓷膜的EDS分析49
• 4.3.2 GO/陶瓷膜的形貌表征49-50
• 4.3.3 GO/陶瓷膜的有机染料去除率50-51
• 4.3.4 GO/陶瓷膜的蛋白质的去除率51-52
• 4.3.5 GO/陶瓷膜的脱盐稳定性52-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第五章 总结与展望54-55
• 参考文献55-61
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文61-62
• 附录2 攻读硕士学位期间申请的专利62-63
• 附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目63-64
• 致谢64

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