聚苯乙烯微球的制备及构筑三维多孔石墨烯

发布时间：2021-06-16 18:26

　　采用无皂乳液聚合和分散聚合法制备聚苯乙烯微球硬模板,并将其氨基功能化后与改进的Hummers法制备的氧化石墨烯进行复合,高温去除聚苯乙烯模板后获得三维多孔结构石墨烯.通过X射线衍射、扫描电镜、傅里叶变换红外吸收光谱对材料的物相组成、微观结构与形貌进行了分析.结果表明:无皂乳液聚合和分散聚合法分别制备出球径在150、350nm和1.2μm左右的聚苯乙烯微球,微球形状规整、尺寸均一,其中,无皂乳液聚合法制备的微球尺寸小,分散聚合法制备的微球单分散性优异.经500℃·3h及800℃·1h高温热处理成功将聚苯乙烯微球模板去除,同时将氧化石墨烯还原成石墨烯,去除模板后的石墨烯保留了聚苯乙烯微球形貌的孔洞结构.构筑的三维多孔石墨烯比电容为233F·g^-1,比水热法制备的3D多孔石墨烯比电容提升54%.3D多孔石墨烯后续可以与其他金属氧化物、导电聚合物等赝电容电极材料复合,以期发挥协同效应,提高复合材料的电化学性能. 

【文章来源】：沈阳大学学报(自然科学版). 2020,32(01)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

聚苯乙烯微球的SEM照片

图1 聚苯乙烯微球的SEM照片通过对比可以看出，氨基化后的聚苯乙烯（PAS）的傅里叶红外吸收谱线在3 444cm-1处的吸收峰明显比硝基化的PNS增强，这是由于N—H键的伸缩振动引起的，说明PNS微球表面的—NO2被还原为—NH2，相应地，其在1 350cm-1处的—NO2特征峰减弱，说明PNS表面的—NO2被还原为—NH2，因为—NH2的存在，与水中的H+结合形成带正电荷的—NH3+，使得PS微球表面带上正电荷．

由图3中GO/PS的红外吸收谱线可见，3 414cm-1处的吸收峰归属于—OH的伸缩振动，1 628cm-1处的吸收峰明显增强，对应于苯环的C-C弯曲振动峰，说明GO与PS复合后C-C结构明显增强；在1 401cm-1处的吸收峰归属于羧基上C—OH的弯曲振动．由于GO中含氧官能团的存在，GO/PS复合物的红外吸收峰明显增强并宽泛化，同时，PS的特征吸收峰依然存在，其中，3 025cm-1的峰对应于苯环上C—H键的伸缩振动峰，在2 922cm-1处的峰对应于—CH2—上C—H键的伸缩振动，757cm-1和698cm-1处的峰是由苯基引起的振动峰．GO/PS复合物的SEM照片如图4所示，图4a～图4c分别是球径为150、350nm和1.2μm的PS微球与GO的复合物．可见，在PS微球的表面均匀地包覆一层带有褶皱的GO片层，且包覆得比较完全．图4a与图4b中GO与PS的质量比均为1∶1，由于PS微球过多，部分微球团聚在一起．图4c中GO与PS的质量比为2∶1,PS微球分散性好，且GO包覆更均匀，PS微球表面和边缘处明显可见GO的褶皱，说明GO片层较薄．由图4可以明显看出二维的GO包覆在PS微球表面后形成了以PS微球为模板的3D结构，这为后续制备3D多孔石墨烯奠定了良好的基础．

【参考文献】：
期刊论文
[1]SAPO-34模板法制备多级孔石墨烯笼用作双功能氧还原/氧析出电催化剂（英文）[J]. 钟玲,唐城,王斌,王浩帆,高上,王垚,张强.  新型炭材料. 2017(06)
[2]碳基材料模板法制备新材料的研究进展[J]. 陈鹏飞,张利,吴强.  材料导报. 2016(07)

博士论文
[1]基于石墨烯模板的功能材料可控制备与储能研究[D]. 李政杰.天津大学 2016

硕士论文
[1]TiO2纳米空心微球的制备及其光催化性能研究[D]. 杨杰.武汉理工大学 2014
[2]基于聚苯乙烯微球模板的多孔镍的制备及表征[D]. 肖星.吉林大学 2013



本文编号：3233566