石墨烯由于其優(yōu)異的性能被認(rèn)為是理想的增強(qiáng)體,同時也容易發(fā)生團(tuán)聚,降低材料的性能。采用高能球磨,使K₂FeO₄被石墨還原成Fe₃O₄錨定在石墨片層上,增加了磨球?qū)κ募羟辛?進(jìn)而從石墨上剝離出石墨烯。通過控制球磨時間,得到分散的Fe₃O₄/石墨烯納米復(fù)合材料。采用SEM,XRD,紅外光譜等方法對復(fù)合粉末進(jìn)行表征分析。結(jié)果表明經(jīng)過2h球磨,獲得的Fe₃O₄/石墨烯納米復(fù)合材料分散性能最好,石墨烯片層數(shù)量較低。 

【文章來源】：功能材料. 2020年02期 北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

不同時間下的XRD

2、3、4、5 h球磨制得的樣品粉末的SEM形貌如圖2所示,從圖2(a)中可以看出球磨2 h,對于石墨層的分離效果較好,能夠看到微小的少量透明黑色固體被包覆在其中,說明在350r/min的情況下,球磨2 h對于石墨層的剝離效果較為明顯。圖2(b)為球磨3 h的樣品形態(tài),從圖中可以明顯的看出,Fe3O4錨定石墨烯片層比較明顯。圖2(c)為4 h球磨時間下的照片,可以看到它的剝離效果較差,隱約能看到比較小面積的石墨烯,說明高能球磨對石墨的破壞較大。圖2(d)是球磨5 h的照片,可以看出石墨層被嚴(yán)重破壞掉,并且為細(xì)小的形狀,對石墨破壞嚴(yán)重,沒有剝離出石墨烯。從以上可以看出,2 h的球磨時間來說剝離效果最好,石墨烯也看得比較清楚。K2FeO4與石墨進(jìn)行球磨過程中,高速的磨球給K2FeO4和石墨提供能量,使石墨表面與K2FeO4充分接觸,石墨表面的C將K2FeO4還原成Fe3O4,在石墨表層發(fā)生原位還原反應(yīng),生成的Fe3O4錨定在石墨表面。同時增加了石墨的靜摩擦力,提高鋯球?qū)κ募羟辛?使石墨分層。在分層的石墨表面又重復(fù)上述反應(yīng)。經(jīng)長時間球磨,最終K2FeO4在石墨表層還原出Fe3O4,錨定在分離出的石墨烯片層上。其錨定機(jī)理如圖3所示。

為了研究高鐵酸鉀與石墨發(fā)生反應(yīng)生成的特定材料的化學(xué)性質(zhì),我們分別對球磨2、3、4、5 h的試樣進(jìn)行了紅外檢測,如圖4所示。在870 cm-1處出現(xiàn)的是環(huán)氧基團(tuán)特征峰[16],在1 110 cm-1處是由醇的C-OH伸縮振動產(chǎn)生的峰,在1 260 cm-1處出現(xiàn)的吸收峰為C-O-C的伸縮振動峰,這些含氧基團(tuán)的存在證明了石墨被部分氧化。在2 300 cm-1處出現(xiàn)了一明顯的高峰,這是由于空氣中的CO2引起的。隨著球磨時間的增加對于石墨的氧化程度越來越大。圖4 Fe3O4錨定石墨烯的紅外光譜

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號：2949955