基于氧化石墨烯液晶的石墨烯自組裝材料制備及其應用.pdf

1、石墨烯，一種二維單原子層，由sp2雜化碳原子構成的六角晶格蜂窩狀結構材料。自2004年發(fā)現(xiàn)以來，由于其優(yōu)異的電學，光學，熱學、力學等性能而倍受人們的關注，且賦予其在諸多領域的廣泛應用。然而，石墨烯片層間強的π-π相互作用和范德瓦爾斯力使其在常用溶劑中表現(xiàn)出弱分散性，阻礙了其廣泛的應用。特別是在以石墨烯作為直接構筑單元制備宏觀有序化組裝材料方面，由于上述原因往往不能充分體現(xiàn)出石墨烯材料本身的優(yōu)異性能。為了解決這一問題，通過有效的化學手段和

2、溶劑熱的組裝方式制備有序的石墨烯宏觀組裝材料，從而能夠將石墨烯本身的優(yōu)異性能在其宏觀材料上體現(xiàn)出來成為一種可能。本論文針對石墨烯片的宏觀有序組裝中的液相有序化和液固相有序化轉變這兩個關鍵問題展開了系統(tǒng)的研究，發(fā)現(xiàn)了不同層數(shù)的氧化石墨烯片在它們的水溶液中能夠形成液晶并由此制備了二維石墨烯薄膜和三維石墨烯氣凝膠。具體的研究內容如下所示：
　　利用改進的Hummers法，制備了高可溶性的氧化石墨烯。通過簡單的離心方式，分離得到了不同層數(shù)

3、的氧化石墨烯片。通過進一步的濃縮，發(fā)現(xiàn)了不僅僅單層的氧化石墨烯片能夠形成液晶，兩層、多層的氧化石墨烯片同樣能夠形成液晶。通過簡單滴涂的方式，得到了厚度均勻的氧化石墨烯薄膜，進一步通過氫碘酸化學還原的方法，制備出高柔韌性及高導電率（1.2×104 S/m）的石墨烯薄膜。
　　利用化學還原組裝的方法，通過乙二胺對氧化石墨烯的表面功能化及誘導自組裝的方式，得到了高比表面積、高孔隙率和高定向有序的氮摻雜三維多孔有序石墨烯氣凝膠。通過調節(jié)氧