第1章 緒論

人類社會(huì)的不斷進(jìn)步，對(duì)材料的要求更傾向于多功能化。研究發(fā)現(xiàn)，很多物理化學(xué)現(xiàn)象如場(chǎng)致發(fā)射、光學(xué)反射、熱電子逸出等都是作用和發(fā)生在材料的表面[1]。將材料做成薄膜可以使其更容易形成細(xì)晶、非晶形態(tài)，不但可以具備一些塊體物質(zhì)沒(méi)有的性能，而且可以節(jié)約資源[2]。因此將材料制備成薄膜的現(xiàn)象更加普遍。自然界中的物質(zhì)往往只具有單一的性能，，具有導(dǎo)電性能的物質(zhì)往往沒(méi)有生物相容性，如石墨，金屬材料等。對(duì)人體無(wú)毒無(wú)害的物質(zhì)又往往沒(méi)有導(dǎo)電性，如殼聚糖，羥基磷灰石等。但是在許多場(chǎng)合恰恰需要一種物質(zhì)既有導(dǎo)電性還有生物相容性，如藥物載體，生物燃料電池，生物傳感器等領(lǐng)域。當(dāng)今社會(huì),可以發(fā)揮薄膜材料作用的地方越來(lái)越多。多功能化的的薄膜材料擁有良好的發(fā)展景。本論文獲得了具有導(dǎo)電性和生物相容性的石墨烯/殼聚糖復(fù)合薄膜。解決現(xiàn)階段使用還原氧化石墨烯制備導(dǎo)電材料其導(dǎo)電性能大大降低的問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)殼聚糖的功能化，使其具有導(dǎo)電性，提供了一個(gè)具有導(dǎo)電性和生物相容性的復(fù)合導(dǎo)電薄膜。主要研究?jī)?nèi)容為：1. 殼聚糖/石墨烯導(dǎo)電薄膜的制備及其結(jié)構(gòu)分析，并分析其導(dǎo)電性能的影響因素。2. 研究石墨烯形貌、表面狀態(tài)及添加量等參數(shù)對(duì)石墨烯/殼聚糖復(fù)合薄膜導(dǎo)電性能的影響規(guī)律。3. 高質(zhì)量銀納米線的制備方法探究，探討 AgNW/石墨烯/CS 復(fù)合材料的制備及其結(jié)構(gòu)分析。4. 研究了少量 AgNW（2~10 wt%）添加量對(duì) AgNW/石墨烯/CS 復(fù)合薄膜導(dǎo)電性的影響。

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第2章 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)藥品與試劑

表2-1列出了實(shí)驗(yàn)需要的藥品和試劑。

2.2 實(shí)驗(yàn)用儀器與設(shè)備

本論文制備石墨烯的原料是天然鱗片石墨。用天然鱗片石墨制備了膨脹石墨，然后通過(guò)機(jī)械剝離的方法制備石墨烯。膨脹石墨制備過(guò)程如下：取 10 g 天然鱗片石墨浸沒(méi)在由 30 ml 濃 H2SO4和1 g K2Cr2O7制成的插層溶液中，30 ℃恒溫反應(yīng) 30 min，然后加入 4 mol/L 的NaNO3溶液反應(yīng) 30 min。將上述混合物過(guò)濾并水洗至中性，干燥 24 h。將處理后的粉末在馬弗爐中 800 ℃煅燒，獲得膨脹石墨。石墨烯的制備方法如下：取膨脹石墨 0.5 g，使用高速萬(wàn)能粉碎機(jī)將其粉碎后，添加 0.5 g 殼聚糖，加入到含有 100 mL1%冰醋酸溶液的球磨罐中，然后450 r/min 的轉(zhuǎn)速下球磨 24 h，并在球磨結(jié)束后將混合物在 50 ℃真空烘干，得到石墨烯樣品（G1）。取膨脹石墨 0.5 g，使用高速萬(wàn)能粉碎機(jī)將其粉碎后，加入到含有 100 mL 蒸餾水的球磨罐中，在 450 r/min 的轉(zhuǎn)速下球磨 24 h。球磨結(jié)束后經(jīng)過(guò)熱處理得到石墨烯樣品（G2）。

第 3 章 石墨烯對(duì)復(fù)合薄膜導(dǎo)電性能影響分析.........12 

3.1 石墨烯的層數(shù)與形貌.............. 12 

3.2 石墨烯的表面狀態(tài).......... 18 

3.3 石墨烯的電阻率............. 23 

3.4 本章小結(jié)................ 23 
第 4 章 石墨烯/殼聚糖復(fù)合薄膜性能研究..........24 
4.1 石墨烯/殼聚糖復(fù)合薄膜組分設(shè)計(jì)....... 24 

4.2 石墨烯/殼聚糖復(fù)合薄膜導(dǎo)電性.......... 24 

4.3 石墨烯在復(fù)合薄膜中的分散狀態(tài)............. 29 

4.4 力學(xué)性能............ 34 

4.5 石墨烯對(duì)復(fù)合薄膜導(dǎo)電性的影響.... 35 
4.6 本章小結(jié).................... 36 
第 5 章 銀納米線/石墨烯復(fù)合添加對(duì)復(fù)合薄膜導(dǎo)電性的影響...............38 
5.1 銀納米線的制備............. 38 

5.2 銀納米線制備規(guī)律的研究............ 38 

5.3 AgNW/石墨烯/殼聚糖復(fù)合薄膜的導(dǎo)電性 ..... 45 

第5章 銀納米線/石墨烯復(fù)合添加對(duì)復(fù)合薄膜導(dǎo)電性的影響

5.1 銀納米線的制備

銀納米線的制備過(guò)程見(jiàn) 2.4 節(jié)。本章考察了水熱溫度（140 ℃, 160 ℃,180 ℃）、水熱時(shí)間（1 h, 2.5 h, 4 h, 8 h）、PVP/硝酸銀摩爾比（1.5:1, 3:1, 6:1）和 PVP/FeCl3溶液滴加時(shí)間（1 s, 5 min, 30 min）等參數(shù)對(duì) AgNW 制備的影響。采用 XRD, SEM, TEM 等分析測(cè)試手段對(duì) AgNW 進(jìn)行了表征。

5.2 銀納米線制備規(guī)律的研究

從圖 5-1 中可以看出：當(dāng)反應(yīng)溫度為 140 ℃時(shí)，所得到產(chǎn)物為形貌不規(guī)則的銀納米顆粒(如圖 5-1 a))，這是由于反應(yīng)溫度較低時(shí)，體系活性較低，反應(yīng)一開(kāi)始生成的納米顆粒難以再溶解組裝成納米棒或納米線；當(dāng)反應(yīng)溫度為 160 ℃時(shí)，得到了銀納米線(如圖 5-1 b))。升高溫度至 180 ℃，則只能得到一些尺寸較大的不規(guī)則顆粒及長(zhǎng)徑比較小的銀納米線或者棒狀銀線(如圖 5-1 c))，這是由于在溫度較高時(shí)，反應(yīng)體系活性較大，分子運(yùn)動(dòng)也比較劇烈，使得 PVP 難以穩(wěn)定吸附在晶體晶面上，不利于各向異性生長(zhǎng)，從而形成長(zhǎng)徑比較小的銀納米線或者棒狀銀線。本論文研究了水熱反應(yīng)時(shí)間對(duì)銀納米粒子形貌的影響機(jī)制。在固定其它條件一致，調(diào)節(jié)反應(yīng)時(shí)間為 1 h、2.5 h、4 h、8 h 制備樣品，并用 SEM 對(duì)產(chǎn)物分析表征。圖 5-2 為不同水熱反應(yīng)時(shí)間下所得銀納米粒子的 SEM 形貌。從圖 5-2a)中可以看出：反應(yīng)時(shí)間為 1h 時(shí)，可以看到大量直徑不均勻銀納米線，而且存在一些大小不均勻的銀納米顆粒。延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間為 2.5 h(圖 5-2 b)，產(chǎn)物中銀納米顆�；鞠�，產(chǎn)物以納米線的形式為主。
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結(jié)論

本文采用球墨法制備了石墨烯（G1（球墨過(guò)程中加入了殼聚糖）和 G2（球墨過(guò)程中未添加殼聚糖）），并得到了擁有導(dǎo)電性的石墨烯/殼聚糖復(fù)合薄膜。將復(fù)合薄膜與還原氧化石墨烯/殼聚糖（RGO/CS）復(fù)合薄膜進(jìn)行對(duì)比。研究了石墨烯對(duì)殼聚糖復(fù)合薄膜導(dǎo)電性的影響機(jī)制。本論文制備了直徑均一的銀納米線。并將 AgNW 和石墨烯復(fù)合添加制得銀納米線/石墨烯/殼聚糖復(fù)合薄膜，研究了少量銀納米線（2~10 wt%）對(duì)銀納米線/石墨烯/殼聚糖復(fù)合薄膜導(dǎo)電性的影響。主要結(jié)論如下：1. 研究發(fā)現(xiàn) RGO/CS 復(fù)合薄膜在 RGO 添加量為由于 8 wt%時(shí)形成導(dǎo)電通路，G1/CS 復(fù)合薄膜在 G1 添加量為 6 wt%時(shí)形成導(dǎo)電通路，而 G2/CS 復(fù)合薄膜在 G2 添加量為 4 wt%時(shí)形成導(dǎo)電通路。相同石墨烯添加量下，G2/CS 復(fù)合薄膜導(dǎo)電性最好，G1/CS 復(fù)合薄膜其次，RGO/CS 復(fù)合薄膜導(dǎo)電性最差。2. 對(duì) RGO、G1 和 G2 的分析表征發(fā)現(xiàn)，RGO 具有較小的片層厚度和片層尺寸、表面含有較多的缺陷、本身導(dǎo)電性較差。G1 由于殼聚糖的引入，片層尺寸較大，厚度比G2略高，導(dǎo)電性相對(duì)于G2更差。G2片層尺寸跟G1相似，片層厚度比 G1 小，導(dǎo)電性較 G1 更好。

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參考文獻(xiàn)（略）

本文編號(hào)：242350