石墨烯-聚苯胺復(fù)合材料界面相互作用研究.pdf

1、自從2004年產(chǎn)生以來，石墨烯因其優(yōu)越的性質(zhì)能，特別是電子傳導(dǎo)性質(zhì)，掀起了科學(xué)界研究石墨烯的熱潮，并震撼了二維材料不存在的預(yù)言。在我們的研究工作中，我們綜合了現(xiàn)已報(bào)道的各種石墨烯的制備方法，由天然石墨出發(fā)，首先采用改進(jìn)的Hummers法對(duì)石墨粉進(jìn)行氧化，得到了氧化石墨(后簡(jiǎn)稱GO)，然后采用長(zhǎng)鏈脂肪族胺(十二胺)對(duì)其進(jìn)行改性，進(jìn)而由層間化合物途徑促使石墨片層剝離從而形成厚度為2.3 nm以下的石墨烯(大約5層以下)。然后又采用化學(xué)還原的

2、方法，對(duì)其導(dǎo)電性質(zhì)進(jìn)行了改良。目前，氧化石墨烯的還原最好的還原劑依然是肼，鑒于肼的劇毒性，我們選擇了在氨水環(huán)境中的硼氫化鈉代替肼，并制得了還原的石墨烯。與已報(bào)道的石墨烯制備方法相比，我們所采用的方法更為簡(jiǎn)便溫和，且樣品均一性較好，更加有望進(jìn)一步向大規(guī)模生產(chǎn)發(fā)展。
　　 作為碳族材料的新寵兒，石墨烯具有許多不同于石墨，也不同于碳家族其它成員的優(yōu)異性能，我們將石墨烯與石墨、碳納米管進(jìn)行了比較，由X射線衍射、紅外光譜、電鏡及原子力顯微

3、鏡等發(fā)現(xiàn)從石墨到石墨烯轉(zhuǎn)變過程中結(jié)構(gòu)特征的變化，并由拉曼光譜、吸收光譜、熒光光譜及光電性能等發(fā)現(xiàn)由特殊的結(jié)構(gòu)引起的特殊的性能，從而為石墨烯的性能進(jìn)一步優(yōu)化及應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
　　 我們?cè)谠瓉硪阎苽涞氖┑幕A(chǔ)上，采用原位聚合的方法，在石墨烯基底上合成聚苯胺，原想利用碳納米管/聚合物復(fù)合材料的合成方法制備石墨烯/聚苯胺復(fù)合材料，可是在制備的過程中我們發(fā)現(xiàn)，由于石墨烯特殊的平面結(jié)構(gòu)，使得在其上聚合的聚苯胺隨著聚合反應(yīng)時(shí)間的增長(zhǎng)，生

4、長(zhǎng)的長(zhǎng)度超過一定的范圍后，逐漸從石墨烯表面上剝離。對(duì)此不同于其他碳材料與聚合物復(fù)合材料的特殊現(xiàn)象，我們對(duì)反應(yīng)過程中的樣品進(jìn)行了提取，并采用透射及掃描電鏡對(duì)復(fù)合材料的界面狀況做直觀的研究，采用X-射線衍射、傅里葉紅外光譜、紫外吸收與熒光光譜、拉曼光譜等對(duì)界面相互作用情況進(jìn)行了間接的追蹤研究。同時(shí)由伏安法研究由于結(jié)構(gòu)所引起的相關(guān)光電性能。在界面結(jié)構(gòu)追蹤研究的過程中，我們采用了碳納米管作為比照，從而得出石墨烯特殊的平面結(jié)構(gòu)引起的復(fù)合物界面相互