新型一維石墨烯納米材料-石墨烯納米管的制備與應(yīng)用.pdf

1、一維碳納米材料包括碳納米管和一維石墨烯納米材料（石墨烯納米帶和石墨烯納米卷)，由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和物理、化學(xué)性質(zhì)，具有很大的潛在應(yīng)用價(jià)值。但是高昂的制備成本和復(fù)雜的制備流程限制了一維碳納米材料的廣泛應(yīng)用。因此，通過(guò)利用一種低成本、簡(jiǎn)單的方法制備一維石墨烯納米材料是現(xiàn)階段有關(guān)一維碳納米材料研究的重點(diǎn)。氧化石墨烯因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)中帶有大量的含氧官能團(tuán)，使其具有與一些金屬（如銅、鐵等）自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng)的能力。因此利用氧化石墨烯與金屬銅可自發(fā)發(fā)生氧

2、化還原反應(yīng)的特點(diǎn)，以銅納米線作為模板，可原位制備石墨烯納米管。本模板法具有過(guò)程簡(jiǎn)單、成本低廉、石墨烯納米管尺寸可控等特點(diǎn)。主要研究結(jié)果如下:
　　1.氧化石墨烯與銅發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)物表征及反應(yīng)機(jī)理探究:分散在水中的氧化石墨烯與銅自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，氧化石墨烯被還原為還原石墨烯，銅被氧化為氧化亞銅。實(shí)驗(yàn)證明氧化石墨烯與銅反應(yīng)最適的氧化石墨烯水溶液pH值為3，該反應(yīng)的反應(yīng)程度隨溫度的升高而加劇，也隨氧化石墨烯水溶液濃度的增大而加劇

3、。此外，銅也可以與分散在四氫呋喃等有機(jī)溶劑中的氧化石墨烯發(fā)生氧化還原反應(yīng)，但是反應(yīng)程度較弱。最后通過(guò)理論計(jì)算，得到氧化石墨烯與銅發(fā)生氧化還原反應(yīng)過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)特征參數(shù)—反應(yīng)速率常數(shù)(k)和熱力學(xué)特征參數(shù)—反應(yīng)活化能(Ea)、指前因子(A)和反應(yīng)熵變(△S)。
　　2.石墨烯納米管的制備與表征:根據(jù)銅與氧化石墨烯自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng)的特點(diǎn)，以自制的銅納米線為模板，原位制備尺寸可控的石墨烯納米管，所制備的石墨烯納米管管徑為100 nm