以Al₂O₃為原料,采用水熱反應,通過基于靜電引力的自組裝機制,制備Al₂O₃/石墨烯e（GS）復合粉體。通過Fourier變換紅外光譜、X射線衍射、掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡等對Al₂O₃/GS復合粉體的物相組成和顯微結構進行表征。采用熱壓燒結技術制備了Al₂O₃/GS復合陶瓷。研究了不同含量GS對復合材料性能的影響,測試了材料的室溫力學性能。結果表明,當GS在Al₂O₃/GS復合粉體中的質(zhì)量分數(shù)為0.75%時,復合陶瓷具有最高的抗彎強度和斷裂韌性,其值分別為460.8 MPa和7.9 MPa·m^1/2。 

【文章來源】：硅酸鹽學報. 2016,44(03)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

GO和Al2O3–APS的Zeta電位曲線

·434·《硅酸鹽學報》JChinCeramSoc,2016,44(3):432–4372016年2.2FT-IR光譜分析圖2為原始Al2O3、Al2O3–APS、Al2O3/GO、GO和GS的紅外光譜。從圖2可見，Al2O3粉體在3427、1635、727、653、599、和520cm–1附近都有吸收峰，在727、653、599、和520cm–1附近的吸收峰是Al2O3的特征峰(晶格O2–振動吸收)，3427和1635cm–1附近的吸收峰分別是Al2O3表面吸附水后羥基化形成–OH的伸縮振動吸收峰和彎曲振動吸收峰。對于Al2O3–APS，由于接枝到Al2O3表面上偶聯(lián)劑量很少，故Al2O3本體特征峰依然可見，但3427cm–1附近的吸收峰強度增強，說明偶聯(lián)劑與Al2O3發(fā)生了較強的化學作用，偶聯(lián)劑的硅醇鍵與Al2O3表面的–OH鍵合形成羥基二聚體。2933和2835cm–1處吸收峰分別是偶聯(lián)劑中的–CH2的反對稱和對稱伸縮振動吸收峰；1485cm–1處的吸收峰是–CH2彎曲振動引起；1562cm–1處是氨基的彎曲振動吸收峰，氨基的伸縮振動吸收峰應該在3500~3300cm–1區(qū)間，它與–OH伸縮振動吸收峰發(fā)生了重疊；1328cm–1處為氨基中C–N的伸縮振動吸收峰；通過比較可以看出：經(jīng)γ-氨丙基三乙氧基硅烷表面處理后，Al2O3在1000cm–1處出現(xiàn)一個峰，此峰為Si–O–Si長鏈特征峰，這是由于γ-氨丙基三乙氧基硅烷水解后生成的硅醇X–Si(OH)3在一定條件下與Al2O3表面的羥基–OH發(fā)生縮合反應生成的–Si–O–鍵導致的，說明γ-氨丙基三乙氧基硅烷成功接枝到Al2O3表面。對于GO，在3460和1624cm–1的振動峰是GO吸附水分子形成–OH基的伸縮振動引起的吸收峰和彎曲振動吸收峰。此外，在1720、1223和10

624cm–1的振動峰是GO吸附水分子形成–OH基的伸縮振動引起的吸收峰和彎曲振動吸收峰。此外，在1720、1223和1051cm–1分別出現(xiàn)了羧基(C=O)和環(huán)氧官能團的(C–OH伸縮振動，C–O–C伸縮振動)吸收峰，表明在石墨粉的氧化過程中，石墨的共軛p軌道系統(tǒng)被破壞和含氧官能團插入碳骨架。GS在1720、1223和1051cm–1的震動吸收峰減弱或消失，表明GO已成功還原成GS。另外，從圖2可見，Al2O3/GO復合粉體的紅外光譜曲線具有改性Al2O3的特征峰，說明GO包覆在Al2O3顆粒的表面上。2.3物相分析圖3a為石墨、氧化石墨烯和石墨烯的X射線衍射(XRD)譜。從圖3a可見，純石墨具有很好的結晶程度，晶面間距d=3.3656，為碳原子以sp2雜化形成具有片層結構的六方晶體，并在2θ=26°附近有一很強且尖銳的衍射峰，這是石墨(002)面的衍射峰。GO在2θ=26°附近峰幾近消失，并在2θ=10°附近出現(xiàn)一較強的衍射峰，這是GO(001)面的衍射峰，且其衍射峰的強度均遠低于石墨(002)面的，表明GO的結構有序性降低，石墨被氧化成GO。GS在2θ=26°附近出現(xiàn)一個寬泛的弱峰，表明GO已成功還原成GS。圖2粉體的紅外光譜Fig.2FTIRspectraofpowders圖3b為Al2O3、Al2O3–APS和Al2O3/GS的XRD譜。從圖3b可見，原始Al2O3與Al2O3–APS粉體具有類似的XRD譜，表明表面改性不會改變Al2O3粉體的內(nèi)部晶體類型。對Al2O3/GS復合粉體，GS在2θ=24.2°的衍射峰消失，但Al2O3的主要衍射峰依然存在，表明GS包覆在Al2O3表面上。(a)Graphite,GOandGS(b)Al2O3,Al2O3–APSandAl2O3/GSGSrepresentgrapheme.圖3樣品的XRD譜Fig.3XRDpatternsofsamples

【參考文獻】：
期刊論文
[1]石墨烯-硒化銀納米復合材料的制備、表征及光學性能研究（英文）[J]. 陳廣義,王德瑾,梁策,魏志勇,張萬喜,梁繼才,王道明.  稀有金屬材料與工程. 2012(07)
[2]石墨烯及其復合材料導熱性能的研究現(xiàn)狀[J]. 周春玉,曾亮,吉莉,張東.  材料開發(fā)與應用. 2010(06)



本文編號：3115638