氧化石墨烯的制備及其復(fù)合.pdf

1、近年來(lái),隨著納米技術(shù)的不斷發(fā)展,將納米材料功能化并將其用于制備高性能的納米復(fù)合材料已成為納米領(lǐng)域的一個(gè)發(fā)展方向。2004年以來(lái),石墨烯在物理學(xué)、化學(xué)、材料學(xué)等領(lǐng)域引起強(qiáng)烈轟動(dòng),并且一直是備受矚目的研究熱點(diǎn)材料之一。石墨烯由于具有優(yōu)異的電學(xué)性能、力學(xué)性能及耐磨、超薄、透明等性質(zhì)在許多領(lǐng)域有重要的潛在應(yīng)用。如:納電子、柔性電極、新型能源材料、超級(jí)電容器、化學(xué)傳感、生物傳感、生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域等?；仡櫱捌诘膰?guó)內(nèi)外研究,盡管在石墨烯及其復(fù)合材料的很多

2、方面取得了非常好的研究進(jìn)展,這主要集中在石墨烯及其復(fù)合材料的多種制備和基本結(jié)構(gòu)、基本性能表征等方面,在其他性能和應(yīng)用基礎(chǔ)研究方面仍然存在很多挑戰(zhàn)。針對(duì)石墨烯材料從前沿到應(yīng)用這一環(huán)節(jié)中的大量科學(xué)與技術(shù)問(wèn)題,如:制備宏量的石墨烯,改善石墨烯的加工性,如:溶解性和分散性等,充分發(fā)揮其優(yōu)良性能等,本研究從有機(jī)、無(wú)機(jī)復(fù)合的途徑制備了石墨烯基納米復(fù)合材料,并選擇部分代表性的化學(xué)傳感器原型器件對(duì)部分性能進(jìn)行了研究,取得了一些有意義的結(jié)果。
　　

3、本文首先采用改進(jìn)的 Hummers法并聯(lián)合超聲剝離的作用制備了宏量的氧化石墨烯(GO)。由于氧化石墨烯具有非常好的分散性,而且表面含有大量的功能基團(tuán),本文利用了這些特性和活性基團(tuán),通過(guò)化學(xué)途徑制備了系列多功能的納米復(fù)合材料。
　　對(duì)GO/有機(jī)物復(fù)合體系,通過(guò)原位合成方法,制備出GO/PANi納米線復(fù)合材料,采用TEM、SEM、AFM、XRD、FT-IR對(duì)其形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,并構(gòu)筑了QCM傳感器原型器件,考察了復(fù)合材料的氣敏性能

4、。為改善其靈敏度,合成了GO/PANi/Au三元納米復(fù)合材料,由于金(Au)納米粒子高催化活性,從而使GO/PANi/Au納米復(fù)合材料體現(xiàn)出更優(yōu)異的氣敏性能。從復(fù)合材料的微結(jié)構(gòu)形貌看,金的添加也明顯改善了界面附著力。
　　對(duì)GO/無(wú)機(jī)復(fù)合體系,本文圍繞GO/CuO、GO/TiO2、GO/MnO2和GO/釩氧化物等四個(gè)體系展開。在各自體系中,通過(guò)優(yōu)化水熱條件和制備參數(shù)制備了多種形貌的納米材料,通過(guò)TEM和SEM觀察,制備了均勻的Cu

5、O納米片、TiO2納米管、MnO2納米線、釩氧化物納米帶等,實(shí)現(xiàn)了納米材料的形貌可控。通過(guò)FT-IR等表征,確認(rèn)了所制備材料表面的功能基團(tuán),為制備氧化石墨烯基納米復(fù)合材料提供了依據(jù)。其中在釩氧化物納米體系中,還考察了數(shù)種軟模板劑,如:十六烷基三甲基溴化銨(CTAB),聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)等,對(duì)產(chǎn)物形貌和結(jié)構(gòu)的影響。采用XRD、UV-Vis、SEM、TEM對(duì)制備產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了表征?？紤]到器件的性能對(duì)所