本文選題：石墨烯 + 復(fù)合材料��； 參考：《青島科技大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：石墨烯以其獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的導(dǎo)電、導(dǎo)熱和力學(xué)等性能,在電子、能源和傳感器等領(lǐng)域具有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。本論文主要研究溶液剝離石墨烯的制備以及它在無機(jī)金屬電催化甲醇氧化和增強(qiáng)聚合物材料方面的初步應(yīng)用。主要內(nèi)容包括以下幾部分：1.利用Hummers法和溶液剝離法分別成功地制備了氧化石墨(GO)和溶液剝離石墨烯(PG)。通過傅立葉紅外光譜(FT-IR)、X射線衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線光電子能譜(XPS)和拉曼光譜(Raman)測試手段分別對氧化石墨和溶液剝離石墨烯(PG)的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行表征。結(jié)果表明氧化石墨表面含有豐富的含氧官能團(tuán),這有利于進(jìn)一步進(jìn)行功能化,不過含氧官能團(tuán)的存在也破壞了石墨上碳原子sp2雜化結(jié)構(gòu)：而溶液剝離石墨烯的含氧官能團(tuán)少、片層薄同時(shí)結(jié)構(gòu)缺陷度低,很好地保留了石墨烯的大π共軛結(jié)構(gòu)。這種溶液剝離石墨烯特別適用于制備高性能無機(jī)金屬/金屬氧化物復(fù)合材料和高分子復(fù)合材料。2.通過一種簡單而有效的超臨界流體法成功地把不同摩爾比的鉑、鎳金屬合金納米粒子負(fù)載在炭黑(XC-72)和溶液剝離石墨烯上。通過X射線衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線光電子能譜(XPS)和拉曼光譜(Raman)測試手段對樣品進(jìn)行表征。結(jié)果表明金屬合金超細(xì)粉粒均勻地分散在超薄石墨烯片層上。通過循環(huán)伏安法和計(jì)時(shí)電流法測試催化劑催化甲醇氧化的活性和穩(wěn)定性。電化學(xué)測試結(jié)果揭示,與商業(yè)Pt/C和以炭黑為載體的催化劑相比,石墨烯為載體的催化劑催化甲醇氧化的活性和穩(wěn)定性明顯更高。在所有催化劑中,Pt3Ni/PG的催化活性最高。溶液直接剝離的石墨烯為Pt等電化學(xué)催化劑的優(yōu)異載體。這一超臨界方法也可拓展到制備其它具有優(yōu)越性能的金屬或金屬氧化物／直接剝離石墨烯復(fù)合材料。3.采用溶液共混和反溶劑絮凝的方法制備了一系列不同含量的溶液剝離石墨烯／聚苯乙烯復(fù)合材料。通過掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、差示掃描量熱儀(DSC)和動態(tài)力學(xué)分析(DMA)等測試手段對樣品進(jìn)行了表征。測試結(jié)果表明溶液剝離石墨烯很好地分散在聚苯乙烯基體中；與純聚苯乙烯相比,石墨烯／聚苯乙烯的熱穩(wěn)定性得到了明顯提高。拉伸測試結(jié)果顯示,石墨烯添加量為0.5wt%時(shí),復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和楊氏模量分別增加了63.5%和77.4%。儲能模量的提高也證實(shí)溶液剝離石墨烯為聚苯乙烯的理想填料。
[Abstract]:Graphene has great potential applications in electronic, energy and sensor fields for its unique two-dimensional structure and excellent electrical, thermal and mechanical properties. In this paper, the preparation of solution stripping graphene and its preliminary application in inorganic metal electrocatalytic methanol oxidation and reinforced polymer materials were studied. The main content includes the following parts: 1. The Hummers method and the solution stripping method were used to successfully prepare the graphite-oxide (GPO) and the solution-stripping graphene (PGN), respectively. The structure and morphology of graphite oxide and graphene (PGN) were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM) and Raman spectroscopy (Raman), respectively. The results show that there are abundant oxygen functional groups on the surface of graphite oxide, which is beneficial to further functionalization. However, the existence of oxygen functional groups also destroys the sp2 hybrid structure of carbon atoms on graphite. The large 蟺 conjugate structure of graphene is well preserved because of the thin lamellar and low structural defects. This solution is especially suitable for preparing high performance inorganic metal / metal oxide composites and polymer composites. A simple and effective supercritical fluid method was developed to successfully load platinum and nickel alloy nanoparticles with different molar ratios on carbon black XC-72) and to peel off graphene from the solution. The samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and Raman spectroscopy (Raman). The results show that ultrafine particles of metal alloy are uniformly dispersed on ultrathin graphene lamellae. The catalytic activity and stability of the catalyst for methanol oxidation were measured by cyclic voltammetry and chronoamperometry. Compared with commercial Pt/C and carbon black supported catalysts, the catalytic activity and stability of graphene supported catalysts for methanol oxidation were significantly higher than those of commercial Pt/C and carbon black supported catalysts. Among all the catalysts, the catalytic activity of Pt3Ni / PG was the highest. Graphene, which is directly stripped from the solution, is an excellent support for Pt and other electrochemical catalysts. This supercritical method can also be extended to the preparation of other metal or metal oxides with superior properties. A series of graphene / polystyrene composites with different contents were prepared by solution blending and antisolvent flocculation. The samples were characterized by means of scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscope (TEM), differential scanning calorimetry (DSC) and dynamic mechanical analysis (DMA). The results showed that graphene was well dispersed in polystyrene matrix and the thermal stability of graphene / polystyrene was obviously improved compared with pure polystyrene. The tensile test results showed that the tensile strength and Young's modulus of the composites increased by 63.5% and 77.4% respectively when the content of graphene was 0.5 wt%. The increase of storage modulus also confirmed that the solution stripping graphene is the ideal filler for polystyrene.
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ127.11

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本文編號：1870230