氧化还原制备石墨烯的机械研磨工艺研究

发布时间：2017-10-10 16:23

  本文关键词：氧化还原制备石墨烯的机械研磨工艺研究

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【摘要】：在电学、热学、光学和力学等方面具有独特性能的石墨烯成为下一代有机光电材料、微电子器件材料、多功能复合材料、生物医药及高效储能材料等领域的首选材料。因此,如何低成本且简单大量对石墨烯进行有效可控制备并且对石墨烯制备过程中的工艺和条件进一步深入优化至关重要。近年来的研究表明,氧化还原法以其简单低成本和能大量生产的特点成为最具潜力与发展前途的石墨烯制备方法。本文采用改进的Hummers法对天然鳞片石墨进行氧化处理制备氧化石墨,进一步简化了氧化石墨的制备工艺,并通过理论研究和仿真模拟的方法确定了机械研磨四个工艺参数,利用机械研磨法对氧化石墨进行了研磨,制备了不同研磨时长的还原性氧化石墨样品(RGO),研究了机械研磨时间对还原性氧化石墨导电性的影响。采用XRD、EDS、红外光谱和紫外光谱对样品进行了结构,谱学和化学成分表征,发现机械研磨能使氧化石墨的含氧官能团减少；在一定时间内研磨能还原氧化石墨,研磨时间过长又会重新氧化；结果表明,机械研磨法能够还原氧化石墨,且与研磨时间有关,为氧化还原法制备石墨烯提供了新的参考途径。
【关键词】：石墨烯 制备 氧化石墨 机械研磨 还原
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ127.11
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-23
• 1.1 引言9
• 1.2 石墨烯结构及性能9-12
• 1.2.1 石墨烯结构9-10
• 1.2.2 石墨烯性能10-12
• 1.3 石墨烯的制备方法12-15
• 1.3.1 氧化还原法12-13
• 1.3.2 化学气相沉积法13-14
• 1.3.3 外延生长法14
• 1.3.4 微机械剥离法14-15
• 1.4 氧化还原法制备石墨烯概述15-18
• 1.4.1 氧化石墨的制备16
• 1.4.2 氧化石墨烯的还原16-17
• 1.4.3 还原判定17-18
• 1.4.4 氧化还原法中间产物的性质及应用18
• 1.5 机械研磨法概述18-21
• 1.5.1 振动研磨19
• 1.5.2 行星研磨19-20
• 1.5.3 搅拌研磨20
• 1.5.4 机械研磨机理研究20-21
• 1.5.5 机械研磨还原氧化石墨的可行性研究21
• 1.6 研究内容及意义21-22
• 1.6.1 研究内容21-22
• 1.6.2 研究意义22
• 1.7 本章小节22-23
• 第2章 研磨介质及转速的确定23-47
• 2.1 研磨介质的确定23
• 2.2 PFC3D软件介绍23-26
• 2.2.1 PFC3D的编程语言24-25
• 2.2.2 PFC3D的接触模型与阻尼模型25-26
• 2.3 PFC3D软件的计算过程26-39
• 2.3.1 模型参数的确定27-28
• 2.3.2 仿真模型的创建28-33
• 2.3.3 模拟仿真运动33-39
• 2.3.4 仿真数据分析及求解39
• 2.4 验证搅拌研磨机离散元模型的有效性39-42
• 2.4.1 搅拌研磨机有用功率的实验测定40
• 2.4.2 搅拌研磨有用功率的PFC3D仿真模拟数值40
• 2.4.3 有效性验证40-42
• 2.5 搅拌研磨机转速的确定42-46
• 2.6 本章小结46-47
• 第3章 研磨分散剂及磨球直径的确定47-53
• 3.1 研磨分散剂的确定47-48
• 3.2 磨球直径的确定48
• 3.3 磨球直径的仿真模拟48-52
• 3.4 本章小结52-53
• 第4章 实验与结果讨论53-61
• 4.1 实验原料53
• 4.2 实验仪器及测试设备53
• 4.3 实验步骤53-55
• 4.4 结果与讨论55-59
• 4.5 本章小结59-61
• 第5章 结论和展望61-63
• 5.1 结论61
• 5.2 展望61-63
• 参考文献63-67
• 致谢67-68
• 硕士期间发表学术论文情况68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

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2 ;Electrical Conductivity of Alkaline-reduced Graphene Oxide[J];Chemical Research in Chinese Universities;2011年05期

3 任文才;高力波;马来鹏;成会明;;石墨烯的化学气相沉积法制备[J];新型炭材料;2011年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

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2 董铭锋;基于离散元法的球磨机磨介运动研究及参数优化[D];浙江工业大学;2010年

3 夏恩品;球磨机介质运动数值分析及介质直径实验研究[D];昆明理工大学;2010年

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本文编号：1007382