自2004年石墨烯被發(fā)現(xiàn)以來,石墨烯以其優(yōu)異的物理和化學(xué)性能吸引了眾多科研工作者的目光,而成為一個新的研究熱點。近年來,石墨烯的理論取得了可喜的成果,石墨烯在生活中的應(yīng)用范圍也呈現(xiàn)越來越廣的趨勢。由于石墨烯的表面積較大以及石墨烯片層之間有較強(qiáng)的范德華力,容易發(fā)生聚集,所以石墨烯在水中以及其他有機(jī)溶劑中分散性較差。這需要對石墨烯進(jìn)行功能化改性,使其與其他溶劑的界面相容性增加,增加其在復(fù)合材料方面的應(yīng)用。本文探索了石墨烯、GMA-功能化石墨烯的制備和硅烷偶聯(lián)劑功能化改性實驗最佳反應(yīng)條件,并利用硅烷偶聯(lián)劑功能化石墨烯對醋酸乙烯酯進(jìn)行高分子改性,探討了功能化石墨烯對復(fù)合材料性能的影響。本論文的主要研究內(nèi)容概括如下:(1)利用改進(jìn)的Hummers法制備出氧化石墨,超聲剝離后得到氧化石墨烯,再利用化學(xué)還原法得到石墨烯。此外,利用甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)對氧化石墨烯進(jìn)行功能化改性,之后進(jìn)行化學(xué)還原得到GMA功能化石墨烯(GMA-FG)。對石墨烯和GMA-FG用傅里葉紅外光譜儀(FT-IR)、X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)和透射電子顯微鏡(TEM)等進(jìn)行表征,結(jié)果表明制得的制得的石墨烯官能團(tuán)含量少,表面褶皺明顯,片層厚度在1 nm左右。功能化石墨烯的親油性增強(qiáng),表面含有大量的褶皺和卷曲,片層厚度為2~3 nm。(2)利用硅烷偶聯(lián)劑對石墨烯進(jìn)行功能化改性,探究得到功能化改性實驗的最佳反應(yīng)條件為:每100 mg氧化石墨烯下乙酸的用量為5mL、最佳反應(yīng)溫度為85℃以及最佳反應(yīng)時間為6小時,KH570的添加量為功能化反應(yīng)中氧化石墨烯質(zhì)量的10%。(3)將KH570-FG對醋酸乙烯酯進(jìn)行高分子改性,制備功能化石墨烯/聚醋酸乙烯酯復(fù)合材料。通過對復(fù)合材料的電化學(xué)性能進(jìn)行測試。結(jié)果表明,KH570-FG的加入使復(fù)合材料電導(dǎo)率、介電常數(shù)和介電損耗都呈現(xiàn)明顯的升高趨勢。
【學(xué)位單位】：山東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：O613.71;TB33
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 引言
    1.1 石墨烯的概述
    1.2 石墨烯的性能
        1.2.1 電學(xué)性能
        1.2.2 機(jī)械性能
        1.2.3 熱力學(xué)性能
    1.3 石墨烯的制備方法
        1.3.1 機(jī)械剝離法
        1.3.2 晶體外延生長法
        1.3.3 氣相沉積法
        1.3.4 有機(jī)合成法
        1.3.5 化學(xué)氧化還原法
        1.3.6 碳納米管切割法
        1.3.7 熱還原法
    1.4 石墨烯的應(yīng)用
        1.4.1 儲能材料
        1.4.2 超級電容器
        1.4.3 生物醫(yī)藥應(yīng)用
        1.4.4 超導(dǎo)材料
    1.5 石墨烯功能化的研究進(jìn)展
        1.5.1 共價功能化修飾
        1.5.2 非共價功能化修飾
    1.6 石墨烯/導(dǎo)電復(fù)合材料的研究進(jìn)展
    1.7 醋酸乙烯酯概述
    1.8 本課題的研究目的、內(nèi)容與意義
第二章 石墨烯及親油性功能化石墨烯的制備與表征
    2.1 實驗藥品和儀器
        2.1.1 實驗原料和試劑
        2.1.2 實驗儀器與設(shè)備
    2.2 實驗部分
        2.2.1 石墨烯的制備
        2.2.2 甲基丙烯酸縮水甘油酯功能化石墨烯的制備
    2.3 測試方法與表征
        2.3.1 紅外光譜表征
        2.3.2 X射線衍射表征
        2.3.3 吸光度測試
        2.3.4 X射線光電子能譜表征
        2.3.5 透射電子顯微鏡表征
        2.3.6 掃描電子顯微鏡表征
        2.3.7 原子力顯微鏡表征
    2.4 結(jié)果分析與討論
        2.4.1 石墨烯的紅外光譜表征
        2.4.2 石墨烯的XRD表征
        2.4.3 石墨烯的紫外光譜分析
        2.4.4 石墨烯的形貌分析
        2.4.5 GMA-FG的吸光度測試
        2.4.6 GMA-FG分散性測試與形貌表征
        2.4.7 GMA-FG的紅外光譜表征
        2.4.8 GMA-FG的XRD表征
        2.4.9 GMA-FG的XPS表征
        2.4.10 GMA-FG的TG表征
    2.5 本章小結(jié)
第三章 KH570功能化改性石墨烯的制備與表征
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 實驗原料和試劑
        3.2.2 實驗儀器與設(shè)備
    3.3 KH570-FG的制備
    3.4 結(jié)果與討論
        3.4.1 乙酸的添加量對偶聯(lián)反應(yīng)的影響的實驗探究
        3.4.2 時間對偶聯(lián)反應(yīng)的影響的實驗探究
        3.4.3 反應(yīng)溫度對偶聯(lián)反應(yīng)的影響的實驗探究
        3.4.4 KH570的用量對反應(yīng)的影響的實驗探究
        3.4.5 KH570-FG的紅外光譜表征
    3.5 本章小結(jié)
第四章 功能化石墨烯/聚醋酸乙烯酯復(fù)合材料的制備及性能研究
    4.1 前言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 實驗原料和試劑
        4.2.2 實驗儀器和設(shè)備
        4.2.3 功能化石墨烯/聚醋酸乙烯酯復(fù)合材料的制備
    4.3 測試方法與表征
        4.3.1 SEM表征
        4.3.2 電導(dǎo)率測試
        4.3.3 介電常數(shù)和介電損耗測試
    4.4 結(jié)果與討論
        4.4.1 SEM表征
        4.4.2 電導(dǎo)率測試
        4.4.3 介電性能測試
        4.4.4 介電損耗測試
    4.5 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
碩士期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝

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本文編號：2876815