大尺寸石墨烯海綿的制備及性能研究.pdf

1、石墨烯憑借其優(yōu)異的力學、熱學及電學性能使其具有十分廣闊的應用前景，而石墨烯宏觀體的研究則極大地促進了石墨烯的大規(guī)模應用；納米多孔材料作為新型的多孔材料具有高孔隙率、高比表面積、獨特的力學、光學和電學等性能，這些性能將使納米多孔材料在材料科學研究和國民經(jīng)濟建設等領域發(fā)揮巨大的作用；因此將微觀的石墨烯組裝成具有三維網(wǎng)絡狀多孔結(jié)構的石墨烯宏觀體，使其在微觀上具有納米材料的本質(zhì)特征同時在宏觀上又表現(xiàn)出多孔材料的固有性能，將具有十分重要的意義。本

2、論文利用石墨烯的自組裝技術可控地制備出了一種具有三維網(wǎng)絡狀多孔結(jié)構的大尺寸石墨烯宏觀體，即石墨烯海綿。論文首先制備了氧化石墨烯作為制備石墨烯海綿的原料，進而研究了大尺寸石墨烯海綿的可控的制備方法并對其基本性能特別是對有機溶劑的吸附性能及其對有機染料分子的過濾性能進行了研究和分析，旨在為石墨烯海綿的實際應用奠定基礎。
　　分別以氧化石墨烯為原料，以水合肼為還原劑，利用定向凝固冷凍干燥技術可控地制備出了大尺寸的石墨烯海綿，制備態(tài)石墨烯

3、海綿的最大尺寸高達400×600×15mm3。石墨烯海綿在微觀上是由許多相互纏結(jié)在一起的石墨烯層片組成的，在宏觀上具有傳統(tǒng)多孔材料很難具備的性能特點如輕質(zhì)（2.4±0.2mg/cm3）、多孔（孔隙率﹥99％）、疏水、導電、隔熱和結(jié)構穩(wěn)定性好等。通過改變氧化石墨烯溶液的濃度和冷凍干燥過程中的工藝參數(shù)可以實現(xiàn)對石墨烯海綿的表觀密度、孔隙率和微觀結(jié)構的調(diào)控。
　　研究了石墨烯海綿對有機溶劑的吸附性能。與傳統(tǒng)的吸油材料相比，石墨烯海綿具有

4、疏水親油性好、吸附速度快、飽和吸附量大、對可吸附有機溶劑的選擇范圍較大、可重復利用等特點。石墨烯海綿對有機溶劑的飽和吸附量隨有機溶劑密度的增大而增大，對密度為0.788～1.595g/cm3的有機溶劑的飽和吸附量可以達到226～567g/g。吸附之后可以通過燃燒脫附的方法脫除吸附的有機溶劑并且石墨烯海綿本身的結(jié)構不會受到破壞，從而可以對石墨烯海綿進行重復利用。燃燒脫附循環(huán)使用5次之后石墨烯海綿對汽油的飽和吸附量仍大于80g/g,脫附效率