本文關(guān)鍵詞：氧化石墨烯的功能化改性及應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《復(fù)旦大學(xué)》 2012年

氧化石墨烯的功能化改性及應(yīng)用研究

王蓓娣  

【摘要】：石墨烯可以看做是單原子層的石墨,作為納米尺度的二維晶體材料,石墨烯特殊的結(jié)構(gòu)賦予其諸多優(yōu)異的電學(xué)、力學(xué)、光學(xué)及導(dǎo)熱性能。通過(guò)化學(xué)氧化-剝離法得到的氧化石墨烯可以看做是石墨烯的含氧衍生物,羥基、羧基、環(huán)氧基團(tuán)等含氧官能團(tuán)的引入一方面使得石墨烯原有的一些性質(zhì)受到影響,另一方面也產(chǎn)生了一些新的性質(zhì)。 盡管石墨烯有很多優(yōu)異的性能,單層的石墨烯也已被證實(shí)可以在室溫條件下穩(wěn)定存在,但當(dāng)大量的石墨烯片在一起時(shí),很容易由于片層間強(qiáng)的范德華力吸引而發(fā)生聚集,重新回復(fù)到石墨狀態(tài)；完整的石墨烯在溶劑中也很難穩(wěn)定分散,這很大程度上限制了其應(yīng)用,使得其特殊性質(zhì)得不到發(fā)揮。因此,自2004年首次成功制得單層的石墨烯以來(lái),眾多科研工作者們針對(duì)不同的應(yīng)用領(lǐng)域,發(fā)展了若干石墨烯功能化的方法。 本文旨在通過(guò)幾種不同的功能化改性方法,賦予石墨烯/氧化石墨烯新的性質(zhì),并初步嘗試其相關(guān)應(yīng)用,全文共有五個(gè)章節(jié)。 第一章為緒論,系統(tǒng)介紹了石墨烯/氧化石墨烯的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、制備方法、功能化改性及應(yīng)用領(lǐng)域的研究進(jìn)展。 第二章,使用化學(xué)氧化-超聲剝離法得到了氧化石墨烯產(chǎn)物,在此基礎(chǔ)上對(duì)比研究了用酰氯化方法和EDC/NHS活化法對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行氨基化改性的效果,并進(jìn)一步通過(guò)EDC/NHS活化法對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行小分子二胺和PEG的同步接枝改性,得到了可在PBS緩沖液中穩(wěn)定分散的接枝了PEG的氧化石墨烯氨基化產(chǎn)物(NH2-GO-PEG),使用所得產(chǎn)物進(jìn)行了共價(jià)鍵載藥的初步嘗試。 第三章,利用氧化石墨烯表面的羥基等活性官能團(tuán),在水溶液中使用硝酸鈰銨引發(fā)氧化還原聚合,在氧化石墨烯表面分別接枝了聚丙烯酸(PAA)和聚(N-異丙基丙烯酰胺)(PNIPAM),并在保持引發(fā)劑和氧化石墨烯的用量不變的情況下,通過(guò)簡(jiǎn)單控制單體的投料量,得到了具有不同接枝量的改性產(chǎn)物,所得接枝產(chǎn)物GO-PAA在溶液中具有pH響應(yīng)性,GO-PNIPAM具有溫度響應(yīng)性。 第四章,主要嘗試研究了石墨烯在鋰離子電池正極材料方面的應(yīng)用,具體的,一方面在非離子型表面活性劑聚乙烯吡咯烷酮(PVP)存在下,使用化學(xué)氧化-還原法制得了可以在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中穩(wěn)定分散的石墨烯產(chǎn)物,將其用作鋰離子動(dòng)力電池正極導(dǎo)電劑時(shí),發(fā)現(xiàn)1/10于碳納米管的用量即可獲得與之接近的性能；另一方面,分別用水熱法和碳熱還原法制備了磷酸鐵鋰/石墨烯復(fù)合材料,XRD和SEM結(jié)果顯示得到了磷酸鐵鋰與石墨烯的復(fù)合物,電性能初步測(cè)試結(jié)果欠佳,表明此項(xiàng)研究有其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值,但具體合成路線有待進(jìn)一步優(yōu)化。 第五章是對(duì)全文所有體系的總結(jié)。 通過(guò)嘗試不同的功能化改性方法,得到了具有不同性質(zhì)的氧化石墨烯功能化改性產(chǎn)物,并有望在抗癌藥物載體、鋰離子電池等方面實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：復(fù)旦大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TB383.1;O613.71
【目錄】：

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