氧化石墨烯LB膜的制备与特性研究

发布时间：2017-05-24 10:14

  本文关键词：氧化石墨烯LB膜的制备与特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：石墨烯因其特殊的纳米结构,优良的力学、电学、热学及光学性能,近年来成为科研工作者广泛关注和研究的热点。目前,石墨烯大面积制备方法并未成熟,除了小分子组装、非共价键组装以及共聚组装,Langmuir-Blodgett(LB)自组装技术作为可以大面积制备单分子薄膜的方法,被认为是一种可控制备石墨烯薄膜的有效手段。本论文采用LB自组装技术制备还原氧化石墨烯薄膜,首先采用LB技术制备均匀平整的的氧化石墨烯超薄膜,优化制备工艺;然后对氧化石墨烯进行还原处理获得还原氧化石墨烯薄膜,研究其气敏性能。具体研究内容如下:(1)为了保证氧化石墨烯在气/液界面的能够良好的稳定组装,分析溶液配比、温度等因素对薄膜自组装性能的影响,并测试了LB膜的动态稳定性和压缩-往复特性,最终制备出了片层排列紧密均匀的单层氧化石墨烯薄膜。(2)通过SEM、AFM、XRD等测试对氧化石墨烯超薄膜的形貌进行研究,结果显示氧化石墨烯片的尺寸在微米量级,厚度约为1nm,且表面存在着大量含氧官能团及“本征”褶状结构。(3)通过对不同还原工艺对比分析,提出一种蒸汽与热还原相结合的还原方式对氧化石墨烯LB膜进行还原,结果表明:热还原导致多片层处氧化石墨烯薄膜表面的褶皱现象更加明显。进一步的研究表明,还原处理可以脱除氧化石墨烯表面的部分含氧基团,改善了氧化石墨烯的导电性能。(4)在室温下对还原氧化石墨烯LB膜的气敏特性进行了测试,结果表明:还原后的GO膜对氨气有一定的响应,在20-100ppm的浓度范围内对氨气的响应呈现出良好的线性特征,并表现出良好的重复性,器件性能优于气喷法制得的还原氧化石墨烯传感器。
【关键词】：氧化石墨烯 LB自组装 还原 气敏
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O613.71
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-25
• 1.1 研究背景10
• 1.2 石墨烯简介10-17
• 1.3 氧化石墨烯简介17-21
• 1.3.1 氧化石墨烯的制备方法18
• 1.3.2 氧化石墨烯的改性18-20
• 1.3.3 石墨烯薄膜的制备方法20-21
• 1.4 石墨烯基气体传感器的研究进展21-23
• 1.5 论文的选题依据及研究内容23-25
• 第二章 氧化石墨烯LB膜的制备原理及测试方法25-34
• 2.1 LB膜技术简介25-28
• 2.1.1 成膜材料在亚相上的展开机理25-26
• 2.1.2 单分子膜的特征参数及状态26-28
• 2.1.3 LB膜的淀积方法与结构类型28
• 2.2 氧化石墨烯的还原机理28-29
• 2.3 LB膜的测试及表征方法29-32
• 2.4 氧化石墨烯的气敏性原理及测试方法32-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第三章 氧化石墨烯LB膜的制备及表征34-47
• 3.1 氧化石墨烯LB膜的制备34-41
• 3.1.1 实验试剂与仪器34
• 3.1.2 实验步骤34-35
• 3.1.3 氧化石墨烯自组装膜压曲线35-36
• 3.1.4 薄膜自组装特性分析36-41
• 3.2 薄膜的表征及性能测试41-46
• 3.2.1 微观形貌测试41-43
• 3.2.2 红外吸收光谱（FT-IR）测试43-44
• 3.2.3 紫外可见分光光谱（UV-Vis）测试44
• 3.2.4 拉曼光谱分析44-45
• 3.2.5 X射线衍射（XRD）分析45-46
• 3.3 本章小结46-47
• 第四章 氧化石墨烯LB膜的还原47-53
• 4.1 还原氧化石墨烯LB膜47-48
• 4.2 还原处理结果分析48-52
• 4.3 本章小结52-53
• 第五章 还原氧化石墨烯LB膜气敏特性研究53-62
• 5.1 还原氧化石墨烯LB膜气敏特性测试及分析53-61
• 5.1.1 还原氧化石墨烯LB膜对NH3的气敏性测试54-58
• 5.1.2 还原氧化石墨烯LB膜对NO2的气敏性测试58-59
• 5.1.3 还原氧化石墨烯LB膜对CO的气敏性测试59-61
• 5.2 本章小结61-62
• 第六章 结论及展望62-64
• 6.1 结论62
• 6.2 论文中存在的问题及展望62-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-71
• 读硕期间取得的研究成果71-72

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