高濃度石墨烯的制備及其呋喃甲醇修飾的研究.pdf

1、石墨烯是近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的一種具有二維平面結(jié)構(gòu)的碳納米材料，它獨(dú)特單原子層結(jié)構(gòu)使其具有許多特異的物理和化學(xué)性質(zhì)，關(guān)于石墨烯的研究和應(yīng)用成為當(dāng)今科學(xué)的前沿和熱點(diǎn)課題之一。石墨烯的基本結(jié)構(gòu)單元為苯六元環(huán)，是目前被發(fā)現(xiàn)的最薄的二維材料。目前石墨烯的制備方法有機(jī)械剝離法、化學(xué)氣相沉積法(CVD法)、SiC基底外延生長(zhǎng)法、氧化還原法、電化學(xué)法、有機(jī)合成法和液相直接剝離法等;石墨烯在超級(jí)電容器、傳感器、太陽(yáng)能電池、電子器件、催化劑和藥物載體等領(lǐng)域有著廣泛

2、的應(yīng)用。由于石墨烯具有如此獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)以及眾多領(lǐng)域的潛在應(yīng)用價(jià)值，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、低成本、可控制備高質(zhì)量的石墨烯具有重要意義。
　　由于石墨烯的表面不帶任何基團(tuán)，使的石墨烯很難穩(wěn)定分散且分散溶劑很少，分散液中溶劑極性或溫度等因素的微小變化就能導(dǎo)致石墨烯團(tuán)聚，也阻礙了制備功能話(huà)石墨烯材料。所以用共價(jià)修飾石墨烯，一方面能改善石墨烯的分散性，使石墨烯表面帶上能夠進(jìn)行后續(xù)反應(yīng)的官能基團(tuán);另一方面石墨烯的能帶被打開(kāi)，調(diào)節(jié)了石墨烯的物理和

3、化學(xué)方面的性質(zhì)，拓展了其在電子器件中的應(yīng)用。因此，對(duì)石墨烯進(jìn)行共價(jià)修飾也是十分必要的。
　　本文從微晶石墨出發(fā)，首先對(duì)石墨高溫高壓溶劑化熱處理，然后再液相超聲剝離，成功制備出高濃度、高質(zhì)量的石墨烯分散液，然后通過(guò)Diels-Alderreaction（狄爾斯-阿爾德反應(yīng)）對(duì)石墨烯進(jìn)行功能化來(lái)改善石墨烯的分散性，制備出水溶性的石墨烯分散液，拓展了在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的研究和應(yīng)用。本研究工作可以總結(jié)為一下幾點(diǎn):
　　(1)以微晶石墨為

4、原料，通過(guò)N-甲基吡咯烷酮（NMP)高溫高壓溶劑化熱處理石墨，使微晶石墨的層間距增大，然后在不同的有機(jī)溶劑中超聲2小時(shí)，制備出一系列的高濃度、高質(zhì)量的石墨烯分散液，最大濃度達(dá)到0.75mg·mL-1。我們采用拉曼光譜(Raman)、透射電子顯微鏡(TEM)和原子力顯微鏡(AFM)對(duì)所制備的石墨烯的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了系統(tǒng)表征和分析，發(fā)現(xiàn)我們制備的石墨烯片較大，質(zhì)量較好、主要由單層或少數(shù)幾層組成。
　　(2)我們采用一種新穎的的共價(jià)鍵功