超聲剝離-化學還原法制備石墨烯的研究.pdf

1、二af。t2／’JIf[rllllllllIJIIIIIIIlIF[1lllllllF[1lllllllllllfY3293025竹雀號基!妲!⑧呈。!!【。R蓑ICULTU掌RALU欠NfVERg學lTY碩士學位論文超聲剝離一化學還原法制備石墨烯的研究王榕指導教師韭燕塞熬援學科專業(yè)弧攘王提1。研究方向磷越魁2017年6月四川農(nóng)業(yè)大學碩士學位論文摘要石墨烯材料因其獨特優(yōu)異的力學、光學、熱學和電學等性能，在許多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。眾

2、多制備石墨烯的方法中，化學氧化還原法成本低廉、操作簡單，最具潛力應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)。但此方法存在工序過多、清洗過程重復和清洗工作困難導致了制備冗長繁瑣的問題；因此，簡化化學氧化還原過程、縮減制備時問成為提高石墨烯制備效率的一個重要方向。本文采用了超聲剝離化學還原法把傳統(tǒng)化學氧化還原法的三個反應(yīng)過程縮減為了兩個過程，達到縮短制備時間提高效率的效果。本文采用綠色環(huán)保的茶多酚作為還原劑，使用N，N二甲基乙酰胺(DMAc)和水的混合物作為反應(yīng)溶劑

3、和分散劑，探討了石墨粉原料、超聲時間、超聲功率、茶多酚含量及DMAe與水的體積比(VDm／VH20)對石墨烯性質(zhì)的影響，并采用x射線光電子能譜、拉曼光譜、紅外光譜等對石墨烯的性質(zhì)進行分析。本文得到的主要結(jié)果和結(jié)論如下：(1)傳統(tǒng)制備石墨烯的化學氧化還原法含氧化、剝離、還原三個階段，而本文的超聲剝離化學還原法中，采用物理超聲克服范德華力剝落氧化石墨、氧化石墨烯片層的同時，用化學試劑茶多酚還原氧化石墨和氧化石墨烯上的含氧官能團。物理反應(yīng)和化

4、學反應(yīng)能同時進行而不產(chǎn)生沖突，使得傳統(tǒng)化學氧化還原法中的剝離階段和還原階段同時進行，既縮短了反應(yīng)時間，也提高了生產(chǎn)效率，為石墨烯的工業(yè)化生產(chǎn)提供了新的方法。(2)石墨粉原料、超聲處理條件(功率和時間)、還原劑用量和VDAuJVH2D比值都是影響石墨烯產(chǎn)物性質(zhì)的影響因素，特別是對石墨烯產(chǎn)物的還原程度有較大影響。如石墨粉原料顆粒越小，其比表面積越大，越易被氧化，石墨烯的前驅(qū)體氧化石墨的氧化程度越高越難以被還原完全，因此得到的石墨烯的還原程度

5、越低，缺陷值越大。超聲處理時間的延長，超聲功率的增大，都可以提高石墨烯產(chǎn)物的還原程度，且在一定條件下還原基本完成。隨著還原劑茶多酚使用量的增加，石墨烯產(chǎn)物的還原性先增大后趨于穩(wěn)定，而石墨烯產(chǎn)物的熱穩(wěn)定性先快速增強后有略微降低，且達到最強還原度和最強熱穩(wěn)定性時的所需要茶多酚用量相同；因為在該劑量時，還原反應(yīng)基本完成，得到的產(chǎn)物熱穩(wěn)定性也最強，但隨著茶多酚質(zhì)量的繼續(xù)增加，石墨烯產(chǎn)物上殘余吸附的茶多酚導致產(chǎn)物的熱穩(wěn)定性有所降低。石墨烯產(chǎn)物在反