發(fā)布時(shí)間：2021-06-24 06:35

　　石墨烯由于其優(yōu)異的物理性能而聞名,但難以大規(guī)模制備優(yōu)質(zhì)、高效的石墨烯限制了其應(yīng)用。大量研究結(jié)果表明:液相剝離法能夠大量生產(chǎn)高質(zhì)量的薄層石墨烯。液相剝離法的產(chǎn)品大多是分散液、漿料和粉體。前兩者中石墨烯濃度低,溶劑所占百分比大且大多為有機(jī)溶劑,顯著增加了運(yùn)輸成本且運(yùn)輸過程中存在污染和安全問題。粉體中雖然石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高但密度小,也會(huì)顯著增加其運(yùn)輸成本。為了克服上述劣勢(shì),急需制備一種再分散性能好、密度高且石墨烯含量高的石墨烯固體。通過添加表面活性劑,石墨烯固體中溶于溶劑后要達(dá)到好的再分散性。原因在于表面活性劑不僅穩(wěn)定石墨烯片,而且還可以插層到石墨烯層之間,提高它的再分散性。因此研究表面活性劑對(duì)石墨烯再分散性能的影響及其它們的表界面狀況是重中之重。因此,在本研究中以石墨烯為研究對(duì)象。首先,通過制備5種不同分子量及質(zhì)量比的石墨烯/普朗尼克分散液,通過不同方式干燥后獲得石墨烯固體,研究普朗尼克對(duì)石墨烯再分散性能的影響,總結(jié)了石墨烯/表面活性劑水分散液再分散的規(guī)律和作用機(jī)理。其次,進(jìn)一步引入泡騰片的思路,將石墨烯固體和泡騰片充分研磨后獲得了一種石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)高、可快速在水中再分散的石墨烯泡騰片。在... 

【文章來源】：昆明理工大學(xué)云南省

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

剝離石墨制備石墨烯的兩種機(jī)械形式[12]

昆明理工大學(xué)碩士學(xué)位論文2圖1-1剝離石墨制備石墨烯的兩種機(jī)械形式[12]Fig.1-1Twomechanicalformsofgraphenepreparedbystrippinggraphite[12]數(shù)成正比關(guān)系，因此可以在石墨層間插入原子或分子來增大石墨層間距來減弱范德華力甚至消除這種力。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)層間距大于5時(shí)，范德華力變得很微弱[13]。該步驟處理過的石墨，可在超聲波作用下很容易分散制得石墨烯。61Fr（1-1）其中，F(xiàn)為范德華力，r為分子間距離。起初石墨烯的誕生是英國曼徹斯特大學(xué)Geim教授和Novoselov教授利用簡(jiǎn)易的膠帶微機(jī)械剝離高定向熱解石墨的方法獲得的。這種方法能夠制備出完美的單層石墨烯[14]，如圖1-2（a）所示。這種方法最基本的構(gòu)思是從塊狀高定向熱解石墨的表面剝離石墨烯層，原理是光刻膠施加法向力作用于高定向熱解石墨的表面，光刻膠反復(fù)撕揭，多次施加法向力，石墨層變得越來越薄，最終成為單層石墨烯。這種方法用于制備高質(zhì)量、大面積的石墨烯片，基于這種方法制備的石墨烯樣品，展示出許多杰出的性能，然而這種方法極其需要人力且制備周期長(zhǎng)，僅限于實(shí)驗(yàn)室研究無法擴(kuò)展到工業(yè)化生產(chǎn)。圖1-2（a）微機(jī)械剝離高定向熱解石墨示意圖[14]；（b）球磨法機(jī)械剝離機(jī)理圖[12]Fig.1-2(a)Schematicdiagramofmicro-mechanicalstrippingofhighlyorientedpyrolyticgraphite[14];(b)Mechanicalpeelingmechanismofballmilling[12]除此之外，第二種機(jī)械剝離法-施加剪切力用來剝離制備石墨烯的示意圖如1-2（b）所

氣相沉積法化學(xué)氣相沉積法（ChemicalVaporDeposition，CVD）是含碳化合物發(fā)生裂解后，其碳原子會(huì)在基底（如單晶Ru、多晶Ni、銅箔）表面上形成石墨烯。鄒志宇等人探索了石墨烯在金屬催化劑表面的CVD生長(zhǎng)機(jī)理：在金屬催化劑的作用下，碳?xì)浠衔锴膀?qū)體（例如：甲烷）在100Pa（0.001atm）到105Pa（1atm）的壓強(qiáng)范圍內(nèi)、1100°C或更高的溫度的條件下在基底（Cu或Ni）表面產(chǎn)生熱解反應(yīng)，起初表面碳濃度比體相的高，因此在高溫下表面部分熱解產(chǎn)生的碳原子由表面向基底內(nèi)部擴(kuò)散，并和基底成分形成具有不同結(jié)構(gòu)的固溶體[16]。圖1-3化學(xué)氣相沉積生長(zhǎng)石墨烯的原理示意圖[16-17]Fig.1-3Schematicdiagramofthegrowthofgraphenebychemicalvapordeposition[16-17]在氬氣氛圍下冷卻時(shí)，隨著溫度的降低，碳在金屬中溶解度下降，碳原子的濃度高于形成固溶體的濃度時(shí)，碳原子會(huì)從形成的固溶體內(nèi)擴(kuò)散到金屬表面，并優(yōu)先在晶界、臺(tái)階等缺陷位處成核進(jìn)而形成石墨烯(或石墨)；除去擴(kuò)散到基底內(nèi)部的部分碳原子外，在基底

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[2]石墨烯/碳納米管復(fù)合薄膜的制備、結(jié)構(gòu)及性能研究[D]. 黃維.中國工程物理研究院 2017
[3]石墨烯分散體系的制備及其性能研究[D]. 楊青.華東理工大學(xué) 2017
[4]中藥泡騰片劑的制備與質(zhì)量研究[D]. 刁昱.揚(yáng)州大學(xué) 2013



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