環(huán)境友好制備石墨烯工藝及概念設(shè)計(jì)研究.pdf

1、石墨烯是由單層sp2雜化碳原子構(gòu)成的二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)材料。由于它具有極高的電子遷移率、極好的熱力學(xué)穩(wěn)定性和良好的柔韌性，因此在化學(xué)、物理、材料、電子等各個(gè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。越來(lái)越多的科研工作者致力于石墨烯的制備及其性能的開(kāi)發(fā)。傳統(tǒng)的化學(xué)氧化還原法所采用的還原劑大多具有毒性且后續(xù)處理成本較高，所以尋找一種新的綠色還原劑來(lái)制備石墨烯是當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題?；趯?duì)上述問(wèn)題的考慮，本文的主要研究的內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　(1)本文通過(guò)

2、改進(jìn)傳統(tǒng)的Hummers法來(lái)制備氧化石墨，考察了預(yù)氧化、低溫反應(yīng)時(shí)間、氧化劑用量以及加水方式等工藝因素對(duì)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)和產(chǎn)物氧化程度的影響。通過(guò)電阻測(cè)定配合XRD的表征手段，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了成功的量化，探討了各因素在氧化石墨制備過(guò)程中的影響。結(jié)果表明:預(yù)氧化過(guò)程只是硫酸插層的過(guò)程，石墨并沒(méi)有被氧化。在一定范圍內(nèi)，低溫反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，氧化劑用量越多，所制備的氧化石墨的氧化程度越高，而在不超過(guò)100℃下加水方式對(duì)氧化程度并沒(méi)有影響。氧化石墨的氧化程

3、度較好的工藝條件為:首先進(jìn)行預(yù)氧化，低溫反應(yīng)3小時(shí)，氧化劑的質(zhì)量是石墨的3.5倍，高溫階段采用連續(xù)性加水，溫度控制在100℃以?xún)?nèi)。
　　(2)通過(guò)對(duì)綠色還原劑的篩選，決定采用維生素C對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行還原，并研究了其還原氧化石墨烯的機(jī)理。研究結(jié)果表明:從氧化石墨烯到石墨烯的還原過(guò)程中顏色會(huì)發(fā)生明顯的變化。通過(guò)拉曼表征后發(fā)現(xiàn)，還原所得的石墨烯的D/G值（即拉曼光譜D峰與G峰強(qiáng)度之比）明顯高于氧化石墨烯的D/G值，說(shuō)明氧化石墨烯中部分s