三維石墨烯復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、石墨烯無論是在納米材料、生物工程、精細(xì)化工方面具有著非常重要的應(yīng)用前景。從理論上來看它為金屬納米粒子或聚合物提供了獨特的二維支撐體，獨特的物理、化學(xué)和機(jī)械性能可以制備具有優(yōu)異性質(zhì)的復(fù)合材料。通常，二維的石墨烯材料以粉狀形式存在，其優(yōu)異的比表面積及導(dǎo)熱與導(dǎo)電特性會受到限制，故發(fā)展以三維石墨烯骨架為主體的復(fù)合材料具有重要的學(xué)術(shù)價值和廣泛的應(yīng)用前景。本論文即是立足于這個思路，分別設(shè)計并合成了三維石墨烯/高分子復(fù)合材料、三維石墨烯/無機(jī)納米粒子

2、的復(fù)合材料，并研究它們在新型功能材料領(lǐng)域的應(yīng)用，特別是三維石墨烯/無機(jī)納米復(fù)合材料作為催化劑在生物質(zhì)轉(zhuǎn)化領(lǐng)域中的應(yīng)用。
　　第二章，不同于將石墨烯作為添加劑來改變高分子玻璃體轉(zhuǎn)變溫度，我們將石墨烯三維網(wǎng)絡(luò)和高分子網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，制備了石墨高分子復(fù)合材料;發(fā)現(xiàn)雙交聯(lián)材料具有很好的材料韌性（可以被拉伸六倍長度不斷裂）和電化學(xué)特性;同時復(fù)合材料對于不同極性的氣體具有明顯的響應(yīng)行為。表明制備的石墨/高分子復(fù)合材料在傳感器和柔性導(dǎo)電材料中具有重

3、要的應(yīng)用前景。
　　第三章研究了基于氧化還原反應(yīng)的石墨烯制備調(diào)控新方法，利用強(qiáng)氧化劑對石墨片進(jìn)行插層和引入親水基團(tuán)，形成石墨烯氧化物;進(jìn)一步通過維生素碳還原制備了石墨烯水凝膠;并且通過冰模板調(diào)控，提升了石墨烯氣凝膠在電化學(xué)和材料學(xué)方面的性能。利用石墨烯比表面積高的優(yōu)勢，制備了Nb2O5納米粒子沉積的石墨烯片層;利用石墨烯做催化劑載體，實現(xiàn)了催化劑的親水與疏水性調(diào)控，有利于果糖轉(zhuǎn)化為HMF過程。
　　第四章，通過石墨烯和金屬有