【摘要】：石墨烯獨(dú)特的平面二維結(jié)構(gòu)賦予了石墨烯優(yōu)異的機(jī)械、光學(xué)及電子傳遞等性質(zhì),所以石墨烯材料已經(jīng)引起了人們的廣泛關(guān)注。然而大規(guī)模制備石墨烯和使用石墨烯構(gòu)建宏觀結(jié)構(gòu)仍是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。本論文中采用金屬納米顆粒還原氧化石墨烯的方法成功制備了石墨烯,并通過摻入末端修飾的聚合物增強(qiáng)了石墨烯/聚合物復(fù)合薄膜的機(jī)械性能。論文主要內(nèi)容如下:首先,我們通過簡(jiǎn)單的攪拌使銅納米顆粒分散液和預(yù)先制備的氧化石墨烯混合,實(shí)現(xiàn)了氧化石墨烯的還原。在此過程中,銅納米粒子首先起到還原劑的作用將氧化石墨烯還原,然后通過真空抽濾的方法制備出了石墨烯和銅納米顆粒的復(fù)合膜。該復(fù)合物薄膜表現(xiàn)出了優(yōu)異的導(dǎo)電性和柔韌性。將復(fù)合物薄膜中的納米顆�？涛g后,我們得到了高度多孔的石墨烯結(jié)構(gòu),這種材料可用作超級(jí)電容器的電極。這種綠色,安全,高效,超低成本制造石墨烯/金屬納米粒子復(fù)合材料的方法,將為石墨烯/金屬納米粒子復(fù)合材料的大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用鋪平道路。其次,在本工作中,我們通過簡(jiǎn)單的酯化反應(yīng)合成了三種聚乙二醇分子鏈(FPEG),這三種分子鏈的兩端均帶有富含π電子的官能團(tuán)。從而可以通過π-π疊加相互作用增強(qiáng)石墨烯與聚乙二醇高分子分子之間的相互作用。我們發(fā)現(xiàn)合成的石墨烯聚合物復(fù)合薄膜具有更強(qiáng)的抗張強(qiáng)度和可控的導(dǎo)電性。我們提出的石墨烯薄片和FPEG填充劑相互作用理論較好的解釋了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。同時(shí)我們以能量密度理論計(jì)算了官能團(tuán)與石墨烯之間的作用力。原子力顯微鏡(AFM),掃描電子顯微鏡(SEM),核磁共振氫譜(1H NMR),X-射線衍射(XRD),熱重分析(TGA),紫外可見分光光度計(jì)和熒光分光光度計(jì)被用來表征每步合成的中間產(chǎn)物和石墨烯聚合物復(fù)合物薄膜。
[Abstract]:The unique planar two-dimensional structure of graphene gives graphene excellent mechanical, optical and electron transfer properties, so graphene materials have attracted much attention. However, the preparation of graphene on a large scale and the construction of macrostructure using graphene are still a great challenge. In this thesis, graphene was successfully prepared by metal nanoparticles reduction and oxidation of graphene, and the mechanical properties of graphene / polymer composite film were enhanced by the addition of terminal modified polymer. The main contents of this paper are as follows: firstly, the reduction of graphene oxide was realized by mixing the copper nanoparticles dispersion with the pre-prepared graphene oxide. In this process, copper nanoparticles acted as reducing agents to reduce graphene oxide, and then the composite films of graphene and copper nanoparticles were prepared by vacuum filtration. The composite film exhibits excellent electrical conductivity and flexibility. A highly porous graphene structure was obtained after etching the nanoparticles in the composite film, which can be used as an electrode for supercapacitors. This green, safe, efficient and ultra-low-cost method for fabricating graphene / metal nanoparticles composites will pave the way for large-scale commercial applications of graphene / metal nanoparticles composites. Secondly, in this work, we synthesized three kinds of poly (ethylene glycol) molecular chains (FPEG) by simple esterification reaction. Thus, the interaction between graphene and polyethylene glycol can be enhanced by 蟺-蟺 superposition interaction. We found that the synthesized graphene polymer composite film has stronger tensile strength and controllable conductivity. Our theory of the interaction between graphene flakes and FPEG fillers explains the experimental results well. At the same time, the interaction force between functional groups and graphene is calculated by energy density theory. Atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy (SEM), nuclear magnetic resonance (1H NMR) X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TGA), UV-Vis spectrophotometer and fluorescence spectrophotometer were used to characterize the intermediate products and graphene polymer composite films.
【學(xué)位授予單位】：青島大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB33

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本文編號(hào)：2131218