石墨烯的綠色制備及其功能性應(yīng)用研究
發(fā)布時(shí)間：2017-05-20 13:20
本文關(guān)鍵詞：石墨烯的綠色制備及其功能性應(yīng)用研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
【摘要】：本論文針對(duì)目前化學(xué)還原氧化石墨制備石墨烯的過程中存在的問題,提出將具有還原能力且對(duì)環(huán)境友好的葡萄糖、果糖作為還原劑,有效的將氧化石墨還原,制備了石墨烯,并對(duì)制備的石墨烯(RGO)進(jìn)行功能性應(yīng)用研究。 首先,使用Hummers法合成氧化石墨,并對(duì)合成氧化石墨(GO)工藝進(jìn)一步優(yōu)化；利用紅外光譜(FTIR)、激光拉曼光譜(Raman).X-射線衍射儀(XRD).掃描電子顯微鏡(SEM)和四探針測(cè)試儀對(duì)合成產(chǎn)物進(jìn)行表征分析。研究結(jié)果表明,所制備的GO表面含有大量的含氧官能團(tuán),且在水溶液、N,N-二甲基甲酰胺／水溶液和N,N-二甲基甲酰胺溶液中具有較好的分散性。 其次,在不添加任何分散劑的情況下,分別以葡萄糖、果糖為還原劑,在水溶液中對(duì)GO還原得到RGO；利用FTIR、XRD、Raman和透射電子顯微鏡(TEM)對(duì)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)形貌進(jìn)行表征,并用四探針測(cè)試儀測(cè)定其電導(dǎo)率,并且對(duì)產(chǎn)物的分散性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,葡萄糖還原所制備的RGO具有較高的電導(dǎo)率,其值可達(dá)37.5S/cm,而且其在水中具有良好的穩(wěn)定分散性；另外,果糖對(duì)GO也有較好的還原效果,得到結(jié)構(gòu)較好的RGO且同樣具有較高的電導(dǎo)率,其值為34.8S/cmo 最后,以聚苯胺(PANI)、酚醛樹脂(PR)為原料,選葡萄糖作還原劑,合成了石墨烯/聚苯胺復(fù)合物和石墨烯/酚醛樹脂復(fù)合物。采用FTIR、XRD、Raman.紫外可見光譜(UV-vis)和SEM對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)和形貌分析,并且利用熱重分析及四探針測(cè)試儀對(duì)其電導(dǎo)率和熱穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)試分析。結(jié)果表明,添加RGO后,聚苯胺的電導(dǎo)率高達(dá)20.83S/cm,并且在800℃時(shí),熱失重只有9%；進(jìn)一步研究表明,添加RGO后,PANI在無水乙醇中能夠穩(wěn)定分散。添加RGO后,PR的固含量提高,當(dāng)RGO的含量為5%時(shí),其值達(dá)到84%；另外,RGO的加入使得PR的殘?zhí)柯侍岣?且隨著RGO量的增加,而發(fā)生變化,當(dāng)RGO的含量達(dá)到3%時(shí),PR的殘?zhí)柯士蛇_(dá)61.2%,比PR本身的殘?zhí)柯?45.9%)高了十幾個(gè)百分點(diǎn)。熱分析曲線也進(jìn)一步表明,RGO的加入可使PR的耐熱性能得到提高。
【關(guān)鍵詞】：氧化石墨 石墨烯 化學(xué)還原 復(fù)合物 電導(dǎo)率 熱穩(wěn)定性 殘?zhí)柯?/strong>
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TQ127.11
【目錄】：
- 摘要5-6
- Abstract6-8
- 目錄8-11
- 1 緒論11-22
- 1.1 引言11
- 1.2 石墨烯的結(jié)構(gòu)及性能簡(jiǎn)介11-12
- 1.3 石墨烯的制備12-15
- 1.3.1 機(jī)械剝離法12-13
- 1.3.2 化學(xué)氣相沉積法13
- 1.3.3 外延生長(zhǎng)法13-14
- 1.3.4 氧化還原法14-15
- 1.3.5 其他合成方法15
- 1.4 石墨烯的表征15-17
- 1.4.1 光學(xué)顯微表征法15
- 1.4.2 電子顯微表征法15-16
- 1.4.3 拉曼光譜表征法16
- 1.4.4 掃描探針顯微法16-17
- 1.5 石墨烯的應(yīng)用17-20
- 1.5.1 電子器件17-18
- 1.5.2 儲(chǔ)能器件18-19
- 1.5.3 薄膜材料19-20
- 1.5.4 復(fù)合材料20
- 1.6 本論文的研究目的和研究?jī)?nèi)容20-22
- 1.6.1 研究目的20-21
- 1.6.2 研究?jī)?nèi)容21-22
- 2 氧化石墨的制備22-30
- 2.1 引言22
- 2.2 實(shí)驗(yàn)部分22-25
- 2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料22-23
- 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器23
- 2.2.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容23-24
- 2.2.4 GO的表征24-25
- 2.3 結(jié)果分析討論25-29
- 2.3.1 合成GO條件的優(yōu)化25-26
- 2.3.2 GO的結(jié)構(gòu)表征分析26-28
- 2.3.3 GO的分散性28-29
- 2.4 本章小結(jié)29-30
- 3 石墨烯的制備30-41
- 3.1 引言30
- 3.2 實(shí)驗(yàn)部分30-32
- 3.2.1 實(shí)驗(yàn)原料和儀器30-31
- 3.2.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容31
- 3.2.3 RGO的表征31-32
- 3.3 結(jié)果分析討論32-40
- 3.3.1 反應(yīng)環(huán)境的選擇32
- 3.3.2 反應(yīng)溫度的最佳選擇32-33
- 3.3.3 葡萄糖用量的優(yōu)化33-34
- 3.3.4 RGO的表征34-38
- 3.3.5 果糖對(duì)GO的化學(xué)還原38-40
- 3.4 本章小結(jié)40-41
- 4 石墨烯/聚苯胺復(fù)合物的制備及其性能研究41-53
- 4.1 引言41
- 4.2 實(shí)驗(yàn)部分41-43
- 4.2.1 實(shí)驗(yàn)原料與儀器41-42
- 4.2.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容42-43
- 4.2.3 產(chǎn)物的表征43
- 4.3 結(jié)果分析討論43-51
- 4.3.1 反應(yīng)條件的優(yōu)化43-45
- 4.3.2 RGO/PANI的表征45-51
- 4.4 本章小結(jié)51-53
- 5 石墨烯/酚醛樹脂復(fù)合物的制備及其性能研究53-61
- 5.1 引言53
- 5.2 實(shí)驗(yàn)部分53-55
- 5.2.1 實(shí)驗(yàn)原料及儀器53
- 5.2.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容53-54
- 5.2.3 PR及其復(fù)合物的分析測(cè)定54-55
- 5.2.4 酚醛樹脂及其復(fù)合物的表征55
- 5.3 結(jié)果分析討論55-59
- 5.3.1 反應(yīng)條件的優(yōu)化55-56
- 5.3.2 RGO的加入對(duì)PR的影響56-57
- 5.3.3 酚醛樹脂及其復(fù)合物的FTIR表征57-58
- 5.3.4 RGO的加入對(duì)PR的耐熱性能的影響58-59
- 5.3.5 RGO改性PR的簡(jiǎn)要機(jī)理59
- 5.4 本章小結(jié)59-61
- 6 本文總結(jié)61-62
- 致謝62-63
- 參考文獻(xiàn)63-71
- 附錄71
【參考文獻(xiàn)】
中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條
1 陳鴦飛;陳智琴;劉洪波;;酚醛樹脂中亞甲基對(duì)熱降解的影響[J];高分子學(xué)報(bào);2008年05期
2 李忠;史鐵鈞;郭立穎;;高殘?zhí)繜峁绦苑尤渲暮铣杉氨碚鱗J];高分子材料科學(xué)與工程;2009年01期
3 朱宏偉;;石墨烯:單原子層二維碳晶體——2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)簡(jiǎn)介[J];自然雜志;2010年06期
本文關(guān)鍵詞：石墨烯的綠色制備及其功能性應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
本文編號(hào)：381748
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