本文關(guān)鍵詞：石墨烯基功能化復(fù)合材料的制備及其電學(xué)、吸波性能研究

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【摘要】：石墨烯是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最薄的二維材料,是由碳六元環(huán)組成的二維周期性結(jié)構(gòu),在物理、化學(xué)等方面具有獨(dú)特的、優(yōu)異的性能,例如：優(yōu)異的電導(dǎo)率、較高的比表面積、較高的抗拉強(qiáng)度、較高的光透過(guò)率、較高的穩(wěn)定性等。但是不同制備方法得到的石墨烯在電學(xué)性能上存在較大差異,這是由石墨烯的結(jié)構(gòu)、缺陷不同導(dǎo)致的,找出這種差異性是研究石墨烯碳材料的基礎(chǔ)。石墨烯密度低、質(zhì)量輕、穩(wěn)定性好,可部分滿足新型吸波材料“薄”、“輕”、“寬”、“強(qiáng)”的要求,是一種前景良好的電損耗型吸波材料。但石墨烯無(wú)磁性,阻抗匹配性差,為提高材料的吸波性能,可將其他納米材料與石墨烯材料復(fù)合,以改善材料的阻抗匹配,增加磁損耗,拓寬頻帶并提高材料的吸波性能。石墨烯基復(fù)合材料因?yàn)榻Y(jié)合了諸多材料的優(yōu)點(diǎn)而成為研究熱點(diǎn)。將其他物相分散到石墨烯中,既可有效防止石墨烯的團(tuán)聚,又可同時(shí)保持石墨烯及其他物相的固有特性,并且二者間可產(chǎn)生新的協(xié)同效應(yīng),從而產(chǎn)生新的物理、化學(xué)特性,具有較高的應(yīng)用價(jià)值。本文首先采用不同的方法制備石墨烯,考察不同石墨烯薄膜的電學(xué)性能差異,找出影響差異性的因素。通過(guò)硅烷偶聯(lián)劑改性的丙烯酸樹脂的加入,提高石墨烯基薄膜對(duì)玻璃基底的附著力,解決石墨烯基薄膜在實(shí)際應(yīng)用中易脫膜的問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)表明石墨烯A、B、C薄膜的厚度分別為2.0、23.0、38.5μm,表面電阻的最小值分別為35.7、1591、7294Ω/sq。采用溶劑熱法制備高長(zhǎng)徑比的銀納米線,將銀納米線與石墨烯復(fù)合得到銀納米線—石墨烯復(fù)合薄膜,并對(duì)該薄膜的導(dǎo)電性進(jìn)行研究,考察銀納米線對(duì)此薄膜導(dǎo)電性產(chǎn)生的影響。采用原位還原法制備鎳納米球及不同鎳含量的鎳—石墨烯復(fù)合材料：RGO-Ni (Ni:63.2wt%)、RGO-Ni (Ni:13.7 wt%),并對(duì)復(fù)合材料的吸波性能進(jìn)行研究,結(jié)果表明,復(fù)合材料具有明顯的比純石墨烯、純鎳納米球更好的吸波性能,當(dāng)吸收層厚度為2 mm時(shí),RGO-Ni(Ni:63.2 wt%).RGO-Ni(Ni:13.7 wt%).純石墨烯及純鎳納米顆粒最低反射損耗分別為-15.2 dB、-11.5 dB.-6.11dB及-8.99 dB。增強(qiáng)的吸波損耗來(lái)源于材料對(duì)電損耗與磁損耗的有效結(jié)合及石墨烯與鎳納米粒子之間更多的界面損耗。為了進(jìn)一步考察石墨烯基復(fù)合材料的吸波機(jī)理,利用不同方法制得MnO2/SnO2/Co3O4-石墨烯復(fù)合材料,研究發(fā)現(xiàn),復(fù)合材料相比純石墨烯也表現(xiàn)出更優(yōu)異的吸波性能。當(dāng)吸收層厚度為2 mm時(shí),MnO2-石墨烯復(fù)合材料最低反射損耗達(dá)到-20.9 dB;SnO2-石墨烯復(fù)合材料最低反射損耗為-15.28 dB,C0304-石墨烯復(fù)合材料最低反射損耗為-7.3 dB,而純石墨烯最低反射損耗為-4.5 dB。雙金屬合金納米材料是微納米核殼材料中較具代表性的一種。通過(guò)對(duì)核殼結(jié)構(gòu)、尺寸剪裁,可調(diào)控它們的磁學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、催化等性能。本文制備了不同形貌、不同銅／鎳原子比例的銅@鎳核殼材料及銅@鎳—石墨烯復(fù)合材料,并對(duì)以上材料的吸波性能進(jìn)行研究。組成成分相同的銅@鎳納米線與納米球的吸波性能具有較大差別,這源于二者不同的損耗機(jī)制。形貌相同的銅@鎳納米線及銅@鎳納米球吸波性能差別也較大,原因是不同組分間的協(xié)調(diào)效應(yīng)不同。復(fù)合材料與純石墨烯及純銅鎳合金相比并不具有加強(qiáng)的吸波性能,這源于二者間不好的阻抗匹配。
【關(guān)鍵詞】：石墨烯 導(dǎo)電性 銀納米線 鎳納米球 金屬氧化物 銅@鎳核殼材料 復(fù)合材料 吸波性能
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ127.11;TB33
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 緒論12-54
• 1.1 石墨烯概述12-28
• 1.1.1 石墨烯的研究歷史12-14
• 1.1.2 石墨烯的結(jié)構(gòu)與性能14-18
• 1.1.3 石墨烯的制備方法18-23
• 1.1.4 石墨烯的功能化23-25
• 1.1.5 石墨烯的應(yīng)用25-28
• 1.2 納米材料28-36
• 1.2.1 銀納米材料28-30
• 1.2.2 鎳納米材料30-31
• 1.2.3 銅納米材料31-32
• 1.2.4 四氧化三鈷(Co_3O_4)納米材料32-33
• 1.2.5 二氧化錳(MnO_2)納米材料33-35
• 1.2.6 二氧化錫(SnO_2)納米材料35
• 1.2.7 核殼結(jié)構(gòu)納米材料35-36
• 1.3 石墨烯及石墨烯基復(fù)合電極材料36-43
• 1.3.1 石墨烯及石墨烯基透明電極概述36-38
• 1.3.2 幾種典型的石墨烯及石墨烯基透明電極研究進(jìn)展38-43
• 1.4 石墨烯及石墨烯基復(fù)合吸波材料43-52
• 1.4.1 吸波材料概述43-45
• 1.4.2 幾種典型的石墨烯及石墨烯基復(fù)合吸波材料研究進(jìn)展45-52
• 1.5 本論文的研究目的及研究?jī)?nèi)容52-54
• 第二章 不同方法制備石墨烯及其薄膜電學(xué)性能研究54-72
• 2.1 引言54-55
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分55-59
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑55-56
• 2.2.2 石墨烯的制備56-58
• 2.2.3 石墨烯基薄膜樣品的制備58
• 2.2.4 表征方法58-59
• 2.3 結(jié)果與討論59-71
• 2.3.1 不同方法制備的石墨烯結(jié)構(gòu)及形貌表征59-61
• 2.3.2 石墨烯基導(dǎo)電薄膜對(duì)玻璃襯底結(jié)合力分析61-62
• 2.3.3 硅烷偶聯(lián)劑改性前后的丙烯酸樹脂熱分析62-64
• 2.3.4 不同石墨烯基丙烯酸樹脂導(dǎo)電薄膜的紅外分析64
• 2.3.5 不同石墨烯基丙烯酸樹脂薄膜在不同退火溫度下電學(xué)性能分析64-71
• 2.4 結(jié)論71-72
• 第三章 銀納米線-石墨烯復(fù)合薄膜及其電學(xué)性能研究72-84
• 3.1 引言72-73
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分73-76
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑73-74
• 3.2.2 銀納米線懸浮液的制備74
• 3.2.3 石墨烯懸浮液的制備74
• 3.2.4 銀納米線—石墨烯薄膜樣品的制備74-75
• 3.2.5 表征方法75-76
• 3.3 結(jié)果與討論76-82
• 3.3.1 薄膜對(duì)玻璃襯底結(jié)合力分析76-77
• 3.3.2 硅烷偶聯(lián)劑改性后的丙烯酸樹脂熱分析及紅外分析77-79
• 3.3.3 拉曼分析79
• 3.3.4 銀納米線及銀納米線-石墨烯復(fù)合薄膜形貌分析79-81
• 3.3.5 銀納米線-石墨烯復(fù)合薄膜的導(dǎo)電性分析81-82
• 3.4 結(jié)論82-84
• 第四章 鎳-石墨烯復(fù)合材料的制備及其吸波性能84-96
• 4.1 引言84-85
• 4.2. 實(shí)驗(yàn)部分85-87
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑85
• 4.2.2 樣品制備85-86
• 4.2.3 表征方法86-87
• 4.3 結(jié)果與討論87-94
• 4.3.1 X射線衍射(XRD)分析88-89
• 4.3.2 拉曼分析89-90
• 4.3.3 形貌分析90-91
• 4.3.4 吸波性能分析91-94
• 4.4 結(jié)論94-96
• 第五章 不同形貌銅@鎳-石墨烯復(fù)合材料的制備及其吸波性能研究96-118
• 5.1 引言96-97
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分97-100
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑97-98
• 5.2.2 銅@鎳核殼材料及銅@鎳-石墨烯復(fù)合材料的制備98-100
• 5.2.3 表征方法100
• 5.3 結(jié)果與討論100-117
• 5.3.1 不同實(shí)驗(yàn)參數(shù)對(duì)產(chǎn)物形貌的影響101-107
• 5.3.2 X射線衍射(XRD)分析107-109
• 5.3.3 形貌分析109-112
• 5.3.4 吸波性能分析112-117
• 5.4 結(jié)論117-118
• 第六章 金屬氧化物-石墨烯復(fù)合材料的制備及其吸波性能研究118-131
• 6.1 引言118-119
• 6.2 實(shí)驗(yàn)部分119-122
• 6.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑119
• 6.2.2 石墨烯及金屬氧化物—石墨烯復(fù)合材料的制備119-121
• 6.2.3 表征方法121-122
• 6.3 結(jié)果與討論122-129
• 6.3.1 X射線衍射(XRD)分析122-123
• 6.3.2 透射電鏡(TEM)分析123-124
• 6.3.3 吸波性能分析124-129
• 6.4 結(jié)論129-131
• 全文總結(jié)與展望131-134
• 參考文獻(xiàn)134-151
• 致謝151-153
• 攻讀博士期間發(fā)表和撰寫的論文153-155

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