氧化石墨烯的功能化改性及应用研究

发布时间：2016-11-27 09:21

  本文关键词：氧化石墨烯的功能化改性及应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

《复旦大学》 2012年

氧化石墨烯的功能化改性及应用研究

王蓓娣  

【摘要】：石墨烯可以看做是单原子层的石墨,作为纳米尺度的二维晶体材料,石墨烯特殊的结构赋予其诸多优异的电学、力学、光学及导热性能。通过化学氧化-剥离法得到的氧化石墨烯可以看做是石墨烯的含氧衍生物,羟基、羧基、环氧基团等含氧官能团的引入一方面使得石墨烯原有的一些性质受到影响,另一方面也产生了一些新的性质。 尽管石墨烯有很多优异的性能,单层的石墨烯也已被证实可以在室温条件下稳定存在,但当大量的石墨烯片在一起时,很容易由于片层间强的范德华力吸引而发生聚集,重新回复到石墨状态；完整的石墨烯在溶剂中也很难稳定分散,这很大程度上限制了其应用,使得其特殊性质得不到发挥。因此,自2004年首次成功制得单层的石墨烯以来,众多科研工作者们针对不同的应用领域,发展了若干石墨烯功能化的方法。 本文旨在通过几种不同的功能化改性方法,赋予石墨烯/氧化石墨烯新的性质,并初步尝试其相关应用,全文共有五个章节。 第一章为绪论,系统介绍了石墨烯/氧化石墨烯的结构、性质、制备方法、功能化改性及应用领域的研究进展。 第二章,使用化学氧化-超声剥离法得到了氧化石墨烯产物,在此基础上对比研究了用酰氯化方法和EDC/NHS活化法对氧化石墨烯进行氨基化改性的效果,并进一步通过EDC/NHS活化法对氧化石墨烯进行小分子二胺和PEG的同步接枝改性,得到了可在PBS缓冲液中稳定分散的接枝了PEG的氧化石墨烯氨基化产物(NH2-GO-PEG),使用所得产物进行了共价键载药的初步尝试。 第三章,利用氧化石墨烯表面的羟基等活性官能团,在水溶液中使用硝酸铈铵引发氧化还原聚合,在氧化石墨烯表面分别接枝了聚丙烯酸(PAA)和聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM),并在保持引发剂和氧化石墨烯的用量不变的情况下,通过简单控制单体的投料量,得到了具有不同接枝量的改性产物,所得接枝产物GO-PAA在溶液中具有pH响应性,GO-PNIPAM具有温度响应性。 第四章,主要尝试研究了石墨烯在锂离子电池正极材料方面的应用,具体的,一方面在非离子型表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)存在下,使用化学氧化-还原法制得了可以在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中稳定分散的石墨烯产物,将其用作锂离子动力电池正极导电剂时,发现1/10于碳纳米管的用量即可获得与之接近的性能；另一方面,分别用水热法和碳热还原法制备了磷酸铁锂/石墨烯复合材料,XRD和SEM结果显示得到了磷酸铁锂与石墨烯的复合物,电性能初步测试结果欠佳,表明此项研究有其实际应用价值,但具体合成路线有待进一步优化。 第五章是对全文所有体系的总结。 通过尝试不同的功能化改性方法,得到了具有不同性质的氧化石墨烯功能化改性产物,并有望在抗癌药物载体、锂离子电池等方面实现应用。

【关键词】：
【学位授予单位】：复旦大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TB383.1;O613.71
【目录】：

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本文编号：195214