發(fā)布時(shí)間：2018-05-28 10:08

  本文選題：石墨烯 + 剪切　； 參考：《東南大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：石墨烯(graphene)是一種由單層碳原子通過Sp2雜化排列而成的二維蜂窩狀結(jié)構(gòu)晶體,具有高強(qiáng)度、高透光性、高導(dǎo)電性等優(yōu)點(diǎn),在傳感器、半導(dǎo)體器件、透明導(dǎo)電薄膜等眾多領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。目前石墨烯通常采用化學(xué)氣相沉積和氧化還原制備法制備,前者難于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn),后者所制備石墨烯缺陷較多,性能較差,而且制備過程對(duì)環(huán)境會(huì)產(chǎn)生污染,因此,急需研發(fā)一種新型可控制備高質(zhì)量石墨烯的方法。本研究首先探索一種在液相中使用機(jī)械剪切力制備石墨烯的制備方法。將一定量的不同類型的石墨粉放入不同的溶劑中,采用實(shí)驗(yàn)室乳化機(jī),系統(tǒng)探討石墨烯和溶劑種類、剪切速度和時(shí)間對(duì)石墨粉的剪切剝離質(zhì)量的影響規(guī)律及其機(jī)制,并通過石墨烯-液相表面能模型推導(dǎo)得出最佳剪切試劑甲基吡咯烷酮(NMP)。通過剪切模型以及對(duì)比不同剪切參數(shù)下石墨烯樣品在試劑中的分散性能得出最佳剪切工藝參數(shù):剪切速率1OOOOrpm,剪切時(shí)間1-2小時(shí)。進(jìn)而采用掃描電鏡(SEM)、Raman光譜、透射電鏡(TEM)和電性能測(cè)試等方法檢測(cè)所制備石墨烯的質(zhì)量。結(jié)果表明:采用剪切法可以實(shí)現(xiàn)少層石墨烯的可控制備,并且具優(yōu)異的導(dǎo)電性能。與化學(xué)氣相沉積和氧化還原兩種傳統(tǒng)石墨烯制備方法相比,剪切法具有成本低、環(huán)保和性能高和可以批量制備的優(yōu)點(diǎn),對(duì)于實(shí)現(xiàn)石墨烯的觀法應(yīng)用具有重要的意義。另外,本研究通過改進(jìn)的Hummers法制備氧化石墨烯,并使用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)其表面基團(tuán)進(jìn)行改性處理。使用改性氧化石墨烯作為環(huán)氧涂層的填料之一,系統(tǒng)探討了改性石墨烯在防腐涂料中的應(yīng)用,結(jié)果表明:環(huán)氧樹脂粘度檢測(cè)和SEM檢測(cè)證實(shí)改性氧化石墨烯可以均勻分散在環(huán)氧樹脂之中,并且不影響其主要性能;氧化石墨烯-環(huán)氧涂層結(jié)構(gòu)平滑完整,證實(shí)氧化石墨烯的加入抵消了環(huán)氧涂層的固有孔洞,對(duì)涂層防止小分子污染物直接試件提供了保證;使用改性氧化石墨烯作為主要填料加進(jìn)富鋅環(huán)氧漆中。固化后涂層效果證實(shí)氧化石墨烯不影響富鋅環(huán)氧漆的涂覆性能;耐摩擦實(shí)驗(yàn)和鹽水浸泡實(shí)驗(yàn)證實(shí)氧化石墨烯強(qiáng)化-富鋅環(huán)氧漆涂層耐磨強(qiáng)度和耐鹽水浸泡能力對(duì)比單純富鋅環(huán)氧漆有了顯著的提高;在不影響涂料性能的基礎(chǔ)上,氧化石墨烯的加入不僅提高涂層的耐腐蝕能力,同時(shí)也在相當(dāng)程度上減少了鋅粉的用量,大幅度降低了石墨烯涂料的成本。
[Abstract]:Graphene (graphene) is a kind of two-dimensional honeycomb crystal arranged by monolayer carbon atoms by Sp2 hybrid. It has the advantages of high intensity, high transmittance, high conductivity, etc., in sensors, semiconductor devices, etc. Transparent conductive films and many other fields have broad application prospects. At present, graphene is usually prepared by chemical vapor deposition and redox preparation, the former is difficult to realize large-scale industrial production, the latter has many defects and poor performance, and the preparation process will pollute the environment. There is an urgent need to develop a new controllable method for the preparation of high-quality graphene. In this study, a method of preparing graphene by mechanical shear force in liquid phase was investigated. A certain amount of different kinds of graphitic powder was put into different solvents, and the influence of graphene and solvent type, shear speed and time on the quality of shearing and stripping of graphite powder and its mechanism were systematically discussed by using a laboratory emulsifying machine. The best shear reagent, methyl pyrrolidone, was derived from the graphene liquid surface energy model. Through the shear model and the comparison of the dispersion properties of graphene samples in the reagent under different shear parameters, the optimum shearing process parameters were obtained: shear rate 1OOOOrpm, shearing time 1-2 hours. The quality of graphene was examined by means of SEM Raman spectroscopy, TEM (TEM) and electrical properties test. The results show that the controlled preparation of less layer graphene can be realized by shear method, and it has excellent electrical conductivity. Compared with the conventional methods of chemical vapor deposition and redox, the shear method has the advantages of low cost, high environmental protection, high performance and can be prepared in batches. It is of great significance to realize the application of graphene observation method. In addition, graphene oxide was prepared by modified Hummers method and modified by silane coupling agent. The application of modified graphene oxide in anticorrosive coatings was systematically discussed by using the modified graphene oxide as one of the fillers of epoxy coatings. The results show that the modified graphene oxide can be uniformly dispersed in epoxy resin and its main properties are not affected by the viscosity test and SEM test of epoxy resin, and the structure of graphene oxide epoxy coating is smooth and complete. It is proved that the addition of graphene oxide offsets the inherent pores of the epoxy coating and provides a guarantee for the coating to prevent the direct samples from small molecular pollutants, and the modified graphene oxide is used as the main filler to be added into the zinc-rich epoxy paint. The results show that graphene oxide has no effect on the coating properties of zinc-rich epoxy paint. The friction resistance test and brine immersion test proved that the wear resistance and brine resistance of graphene oxide reinforced zinc-rich epoxy paint coating were significantly improved compared with that of pure zinc rich epoxy paint, and the properties of the coating were not affected. The addition of graphene oxide not only improves the corrosion resistance of the coating, but also reduces the amount of zinc powder and greatly reduces the cost of graphene coating.
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TQ127.11

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本文編號(hào)：1946297