氧化铝/氧化石墨烯复合陶瓷的制备及性能
发布时间：2021-04-02 17:09
以Al2O3为原料,采用水热反应,通过基于静电引力的自组装机制,制备Al2O3/石墨烯e（GS）复合粉体。通过Fourier变换红外光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等对Al2O3/GS复合粉体的物相组成和显微结构进行表征。采用热压烧结技术制备了Al2O3/GS复合陶瓷。研究了不同含量GS对复合材料性能的影响,测试了材料的室温力学性能。结果表明,当GS在Al2O3/GS复合粉体中的质量分数为0.75%时,复合陶瓷具有最高的抗弯强度和断裂韧性,其值分别为460.8 MPa和7.9 MPa·m1/2。
【文章来源】：硅酸盐学报. 2016,44(03)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
GO和Al2O3–APS的Zeta电位曲线
·434·《硅酸盐学报》JChinCeramSoc,2016,44(3):432–4372016年2.2FT-IR光谱分析图2为原始Al2O3、Al2O3–APS、Al2O3/GO、GO和GS的红外光谱。从图2可见，Al2O3粉体在3427、1635、727、653、599、和520cm–1附近都有吸收峰，在727、653、599、和520cm–1附近的吸收峰是Al2O3的特征峰(晶格O2–振动吸收)，3427和1635cm–1附近的吸收峰分别是Al2O3表面吸附水后羟基化形成–OH的伸缩振动吸收峰和弯曲振动吸收峰。对于Al2O3–APS，由于接枝到Al2O3表面上偶联剂量很少，故Al2O3本体特征峰依然可见，但3427cm–1附近的吸收峰强度增强，说明偶联剂与Al2O3发生了较强的化学作用，偶联剂的硅醇键与Al2O3表面的–OH键合形成羟基二聚体。2933和2835cm–1处吸收峰分别是偶联剂中的–CH2的反对称和对称伸缩振动吸收峰；1485cm–1处的吸收峰是–CH2弯曲振动引起；1562cm–1处是氨基的弯曲振动吸收峰，氨基的伸缩振动吸收峰应该在3500~3300cm–1区间，它与–OH伸缩振动吸收峰发生了重叠；1328cm–1处为氨基中C–N的伸缩振动吸收峰；通过比较可以看出：经γ-氨丙基三乙氧基硅烷表面处理后，Al2O3在1000cm–1处出现一个峰，此峰为Si–O–Si长链特征峰，这是由于γ-氨丙基三乙氧基硅烷水解后生成的硅醇X–Si(OH)3在一定条件下与Al2O3表面的羟基–OH发生缩合反应生成的–Si–O–键导致的，说明γ-氨丙基三乙氧基硅烷成功接枝到Al2O3表面。对于GO，在3460和1624cm–1的振动峰是GO吸附水分子形成–OH基的伸缩振动引起的吸收峰和弯曲振动吸收峰。此外，在1720、1223和10
624cm–1的振动峰是GO吸附水分子形成–OH基的伸缩振动引起的吸收峰和弯曲振动吸收峰。此外，在1720、1223和1051cm–1分别出现了羧基(C=O)和环氧官能团的(C–OH伸缩振动，C–O–C伸缩振动)吸收峰，表明在石墨粉的氧化过程中，石墨的共轭p轨道系统被破坏和含氧官能团插入碳骨架。GS在1720、1223和1051cm–1的震动吸收峰减弱或消失，表明GO已成功还原成GS。另外，从图2可见，Al2O3/GO复合粉体的红外光谱曲线具有改性Al2O3的特征峰，说明GO包覆在Al2O3颗粒的表面上。2.3物相分析图3a为石墨、氧化石墨烯和石墨烯的X射线衍射(XRD)谱。从图3a可见，纯石墨具有很好的结晶程度，晶面间距d=3.3656，为碳原子以sp2杂化形成具有片层结构的六方晶体，并在2θ=26°附近有一很强且尖锐的衍射峰，这是石墨(002)面的衍射峰。GO在2θ=26°附近峰几近消失，并在2θ=10°附近出现一较强的衍射峰，这是GO(001)面的衍射峰，且其衍射峰的强度均远低于石墨(002)面的，表明GO的结构有序性降低，石墨被氧化成GO。GS在2θ=26°附近出现一个宽泛的弱峰，表明GO已成功还原成GS。图2粉体的红外光谱Fig.2FTIRspectraofpowders图3b为Al2O3、Al2O3–APS和Al2O3/GS的XRD谱。从图3b可见，原始Al2O3与Al2O3–APS粉体具有类似的XRD谱，表明表面改性不会改变Al2O3粉体的内部晶体类型。对Al2O3/GS复合粉体，GS在2θ=24.2°的衍射峰消失，但Al2O3的主要衍射峰依然存在，表明GS包覆在Al2O3表面上。(a)Graphite,GOandGS(b)Al2O3,Al2O3–APSandAl2O3/GSGSrepresentgrapheme.图3样品的XRD谱Fig.3XRDpatternsofsamples
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯-硒化银纳米复合材料的制备、表征及光学性能研究（英文）[J]. 陈广义,王德瑾,梁策,魏志勇,张万喜,梁继才,王道明. 稀有金属材料与工程. 2012(07)
[2]石墨烯及其复合材料导热性能的研究现状[J]. 周春玉,曾亮,吉莉,张东. 材料开发与应用. 2010(06)
本文编号：3115638
【文章来源】：硅酸盐学报. 2016,44(03)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
GO和Al2O3–APS的Zeta电位曲线
·434·《硅酸盐学报》JChinCeramSoc,2016,44(3):432–4372016年2.2FT-IR光谱分析图2为原始Al2O3、Al2O3–APS、Al2O3/GO、GO和GS的红外光谱。从图2可见，Al2O3粉体在3427、1635、727、653、599、和520cm–1附近都有吸收峰，在727、653、599、和520cm–1附近的吸收峰是Al2O3的特征峰(晶格O2–振动吸收)，3427和1635cm–1附近的吸收峰分别是Al2O3表面吸附水后羟基化形成–OH的伸缩振动吸收峰和弯曲振动吸收峰。对于Al2O3–APS，由于接枝到Al2O3表面上偶联剂量很少，故Al2O3本体特征峰依然可见，但3427cm–1附近的吸收峰强度增强，说明偶联剂与Al2O3发生了较强的化学作用，偶联剂的硅醇键与Al2O3表面的–OH键合形成羟基二聚体。2933和2835cm–1处吸收峰分别是偶联剂中的–CH2的反对称和对称伸缩振动吸收峰；1485cm–1处的吸收峰是–CH2弯曲振动引起；1562cm–1处是氨基的弯曲振动吸收峰，氨基的伸缩振动吸收峰应该在3500~3300cm–1区间，它与–OH伸缩振动吸收峰发生了重叠；1328cm–1处为氨基中C–N的伸缩振动吸收峰；通过比较可以看出：经γ-氨丙基三乙氧基硅烷表面处理后，Al2O3在1000cm–1处出现一个峰，此峰为Si–O–Si长链特征峰，这是由于γ-氨丙基三乙氧基硅烷水解后生成的硅醇X–Si(OH)3在一定条件下与Al2O3表面的羟基–OH发生缩合反应生成的–Si–O–键导致的，说明γ-氨丙基三乙氧基硅烷成功接枝到Al2O3表面。对于GO，在3460和1624cm–1的振动峰是GO吸附水分子形成–OH基的伸缩振动引起的吸收峰和弯曲振动吸收峰。此外，在1720、1223和10
624cm–1的振动峰是GO吸附水分子形成–OH基的伸缩振动引起的吸收峰和弯曲振动吸收峰。此外，在1720、1223和1051cm–1分别出现了羧基(C=O)和环氧官能团的(C–OH伸缩振动，C–O–C伸缩振动)吸收峰，表明在石墨粉的氧化过程中，石墨的共轭p轨道系统被破坏和含氧官能团插入碳骨架。GS在1720、1223和1051cm–1的震动吸收峰减弱或消失，表明GO已成功还原成GS。另外，从图2可见，Al2O3/GO复合粉体的红外光谱曲线具有改性Al2O3的特征峰，说明GO包覆在Al2O3颗粒的表面上。2.3物相分析图3a为石墨、氧化石墨烯和石墨烯的X射线衍射(XRD)谱。从图3a可见，纯石墨具有很好的结晶程度，晶面间距d=3.3656，为碳原子以sp2杂化形成具有片层结构的六方晶体，并在2θ=26°附近有一很强且尖锐的衍射峰，这是石墨(002)面的衍射峰。GO在2θ=26°附近峰几近消失，并在2θ=10°附近出现一较强的衍射峰，这是GO(001)面的衍射峰，且其衍射峰的强度均远低于石墨(002)面的，表明GO的结构有序性降低，石墨被氧化成GO。GS在2θ=26°附近出现一个宽泛的弱峰，表明GO已成功还原成GS。图2粉体的红外光谱Fig.2FTIRspectraofpowders图3b为Al2O3、Al2O3–APS和Al2O3/GS的XRD谱。从图3b可见，原始Al2O3与Al2O3–APS粉体具有类似的XRD谱，表明表面改性不会改变Al2O3粉体的内部晶体类型。对Al2O3/GS复合粉体，GS在2θ=24.2°的衍射峰消失，但Al2O3的主要衍射峰依然存在，表明GS包覆在Al2O3表面上。(a)Graphite,GOandGS(b)Al2O3,Al2O3–APSandAl2O3/GSGSrepresentgrapheme.图3样品的XRD谱Fig.3XRDpatternsofsamples
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯-硒化银纳米复合材料的制备、表征及光学性能研究（英文）[J]. 陈广义,王德瑾,梁策,魏志勇,张万喜,梁继才,王道明. 稀有金属材料与工程. 2012(07)
[2]石墨烯及其复合材料导热性能的研究现状[J]. 周春玉,曾亮,吉莉,张东. 材料开发与应用. 2010(06)
本文编号：3115638
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