氧化石墨烯纳米片的制备及其在碳管分散中的应用

发布时间：2017-08-23 08:23

  本文关键词：氧化石墨烯纳米片的制备及其在碳管分散中的应用

  更多相关文章： 氧化石墨烯 纳米片 超声 表面活性剂 碳纳米管 透明导电薄膜 附着力

【摘要】：石墨烯是一种具有单原子层厚度的二维纳米材料,由于其优异的电学、光学、热力学及机械性能等,受到了人们极高的关注。氧化石墨烯(GO)是氧化还原法制备石墨烯的重要中间产物,同时由于其本身所具有的特殊化学结构,GO也被看做是一种新型二维柔性材料。由于GO本身含有许多亲水和疏水官能团,因此具有良好的两亲特性,并且这些含氧官能团的存在也使得其具有良好的生物相容性,在生物传感器、药物载体、生物成像、表面活性剂等领域具有广泛的应用前景。特别是尺寸小于100 nm的氧化石墨烯纳米片(GONSs),这些特性更为突出。但是目前制备GO纳米片的方法主要是采用原料尺寸很小的晶型石墨纤维或者纳米粉,或者是通过复杂的制备工艺和分离工艺来得到。这些方法低效、成本昂贵、工艺复杂。研发出一种可以采用普通石墨原料,大量制备GO纳米片的方法,是目前国内外从事石墨烯领域研究的一个重要方向。而且GO纳米片本身也具有许多独特的性能,其中之一就是对其他碳材料具有良好的分散效果,进而制备全碳纳米复合材料。本文分别采用了超声辅助Hummers法制备片径尺寸小于100 nm的GONSs,研究了超声波对所制备GO的结构和氧化程度的影响,并采用高功率的超声波所产生的空化效应和振动效应制备得到了平均片径为50 nm勺GONS S。采用微波辅助-超声法制备方法制备得到了平均片径尺寸为30 nm 的GONSs,产率高达65%。并且我们还深入研究了微波辅助作用下的氧化刻蚀机理。我们采用制备的GONSs作为分散剂,对单壁碳纳米管(SWCNTs)进行分散,并采用紫外-可见光分光光度计对分散液离心前后进行分析,发现分散液具有很好的分散稳定性。采用喷涂的方法在PET基底上制备得到了碳纳米管透明导电薄膜,经过还原、酸洗等方法对薄膜进行了后处理。采用ScotchTM胶带法测试薄膜的附着力,探讨了附着力增强的机理,探讨了不同后处理对薄膜附着力的影响。
【关键词】：氧化石墨烯 纳米片 超声 表面活性剂 碳纳米管 透明导电薄膜 附着力
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1;O613.71
【目录】：

• 学位论文的主要创新点3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-30
• 1.1 引言10-11
• 1.2 石墨烯概述11-18
• 1.2.1 石墨烯的结构与性质11-13
• 1.2.2 石墨烯的合成方法13-18
• 1.3 氧化石墨烯及氧化石墨烯纳米片18-26
• 1.3.1 氧化石墨烯的化学结构18-21
• 1.3.2 氧化石墨烯的性质及应用21-25
• 1.3.3 氧化石墨烯纳米片的制备及应用进展25-26
• 1.4 碳纳米管透明导电薄膜的研究进展26-29
• 1.4.1 碳纳米管的分散27
• 1.4.2 碳纳米管透明导电薄膜的制备方法27-29
• 1.5 本课题研究的主要内容29-30
• 第二章 采用超声辅助Hummers法制备氧化石墨烯纳米片30-38
• 2.1 引言30
• 2.2 实验部分30-33
• 2.2.1 实验所用化学试剂和实验设备30-31
• 2.2.2 改进Hummers法制备氧化石墨烯31
• 2.2.3 采用超声辅助Hummers法制备氧化石墨烯31-32
• 2.2.4 氧化石墨烯纳米片的制备32
• 2.2.5 氧化石墨烯及其纳米片的表征32-33
• 2.3 结果与讨论33-37
• 2.3.1 改进Hummers法制备氧化石墨烯及纳米片的形貌分析33-34
• 2.3.2 超声辅助Hummers法制备氧化石墨烯及纳米片的形貌表征34-36
• 2.3.3 化学结构分析36-37
• 2.4 本章小结37-38
• 第三章 微波辅助-超声法制备多孔氧化石墨烯及纳米片38-48
• 3.1 前言38-39
• 3.2 实验部分39-41
• 3.2.1 实验原料与实验设备39-40
• 3.2.2 氧化石墨烯纳米网的制备40
• 3.2.3 氧化石墨烯纳米片的制备40
• 3.2.4 氧化石墨烯纳米网及纳米片的表征40-41
• 3.3 结果与讨论41-47
• 3.3.1 GO/MnO_2复合物及GONMs的形貌分析41-45
• 3.3.2 氧化石墨烯纳米片的形貌分析45-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第四章 GONSs-碳纳米管分散液配制及透明导电膜的制备48-58
• 4.1 前言48
• 4.2 实验部分48-50
• 4.2.1 实验原料与实验设备48-49
• 4.2.2 单壁碳纳米管的分散49
• 4.2.3 碳纳米管透明导电薄膜的制备及后处理49-50
• 4.2.4 透明导电薄膜的性能表征50
• 4.3 结果与讨论50-57
• 4.3.1 氧化石墨烯纳米片分散单壁碳纳米管性能的研究50-52
• 4.3.2 碳纳米管透明导电薄膜的电学光学性能52-54
• 4.3.3 碳纳米管透明导电薄膜附着力测试54-57
• 4.4 本章小结57-58
• 第五章 结论58-60
• 参考文献60-68
• 攻读硕士期间发表论文和参加科研情况68-70
• 致谢70

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