石墨烯復(fù)合材料的制備及其性能研究進(jìn)展畢業(yè)論文(已修改)
2025-06-08 12:29 本頁(yè)面
【正文】 畢 業(yè) 論 文 題 目： 石墨烯復(fù)合材料的制備 及其性能研究進(jìn)展 學(xué) 院： 化學(xué)化工學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 化學(xué)工程與工藝 畢業(yè)年限： 20xx 年 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 石墨烯復(fù)合材料的制備及其性能研究進(jìn)展 摘 要 : 石墨烯以其優(yōu)異的性能和獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)成為材料領(lǐng)域研究熱點(diǎn)。本文綜述了石墨烯的制備方法并分析比較了各種方法的優(yōu)缺點(diǎn) , 簡(jiǎn)單介紹了石墨烯的力學(xué)、光學(xué)、電學(xué)及熱學(xué)性能?；谑┑膹?fù)合材料是石墨烯應(yīng)用領(lǐng)域中的重要研究方向 , 本文詳細(xì)介紹了石墨烯聚合物復(fù)合材料和石墨烯基無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料的制備及應(yīng)用，以及石墨烯復(fù)合材料的展望。 關(guān) 鍵 詞 : 石墨烯 。 制備 。 性能 。 復(fù)合材料 Research Progress on Preparation and properties of graphene posite materials Abstract: Graphene has bee a hot research field of material for its excellent performance and unique twodimensional structure. This paper summarizes the method for preparing graphene and pared the advantages and disadvantages of various methods, introduces the mechanics, graphene optical, electrical and thermal properties. Composite materials based on graphene is an important research direction in the field of application of graphene, this paper introduces the preparation and application of graphene polymer posites and graphene based inanic nano posite material, and the prospect of graphene posite materials. Key words: graphene。 preparation。 properties。 posite materials 石墨烯自 20xx 年被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，就引起了材料科學(xué)家的廣泛關(guān)注，在世界范圍內(nèi)掀起了石墨烯材料的制備 和應(yīng)用研究的熱潮。石墨烯是 sp2 雜化的碳原子形成的單原子層厚度，排列成二維蜂窩狀的晶體。其優(yōu)異的物理和化學(xué)性質(zhì)、較大的表面積和較低的制備成本，比較適宜應(yīng)用于功能性復(fù)合材料的開(kāi)發(fā)。復(fù)合材料是以一種材料為基體， 添加一種或一種以上其它材料組合而成的材料。各種組成材料在性能上互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使復(fù) 合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料，從而滿足不同的應(yīng)用需求。石墨烯復(fù)合材料是以石墨烯為基體，在其中添加聚合物或其 它無(wú)機(jī)材料而形成的復(fù)合材料。在制備以及應(yīng)用研究中，石墨烯復(fù)合材料可以分為：石墨烯 /聚合物、石墨烯 /無(wú)機(jī)材料等二元復(fù)合材料以及石墨烯 /無(wú)機(jī)材料 /聚合物三元復(fù)合材料等。石墨烯復(fù)合材料的應(yīng)用前景比較廣泛，比如應(yīng)用于傳感器、儲(chǔ)能、催化和電極材料等領(lǐng)域。 2 石墨烯簡(jiǎn)介 石墨烯的發(fā)展： 石墨烯的理論研究已有 60 多年的歷史。石墨烯一直被認(rèn)為是假設(shè)性的結(jié)構(gòu)，無(wú)法單獨(dú)穩(wěn)定存在，直至 20xx 年，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)兩位科學(xué)家安德烈 杰姆和克斯特亞 諾沃消洛夫采用簡(jiǎn)單的 “ 微機(jī)械剝離法 ” 首先在實(shí)驗(yàn)中成功地從石墨中分離出二 維結(jié)構(gòu)的石墨烯 [13]，從而證實(shí)它可以單獨(dú)存在，兩人也因 “ 在二維石墨烯材料中的開(kāi)創(chuàng)性實(shí)驗(yàn) ” 而共同獲得 20xx 年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 石墨烯的基本性質(zhì) 石墨烯作為單原子層的二維石墨晶體模型，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)都是 sp2 碳材料，被認(rèn)為是富勒烯、碳納米管和石墨的基本結(jié)構(gòu)單元。石墨烯作為一種新型的納米材料，它具有一些特殊優(yōu)異的性質(zhì)，如大的比表面積、高機(jī)械強(qiáng)度以及超強(qiáng)的電子傳導(dǎo)能力。石墨烯由一層密集的、包裹在蜂巢晶體點(diǎn)陣上的碳原子組成，是世界上最薄的二維材料，其厚度僅為 nm。結(jié)構(gòu)完整的石墨烯是由不含任何不 穩(wěn)定鍵的苯六元環(huán)組合而成的二維晶體，化學(xué)穩(wěn)定性高，表面呈惰性狀態(tài)，與其它介質(zhì)如溶劑等的相互作用較弱，并且由于石墨烯片與片之間有較強(qiáng)的范德華力的作用，使其容易產(chǎn)生聚集難溶于水及?；玫挠袡C(jī)溶劑，對(duì)于進(jìn)一步研究和應(yīng)用有一定的限制。因此對(duì)石墨烯進(jìn)行一定程度的功能并將其溶解于特定的溶液中，可以實(shí)現(xiàn)石墨烯的功能化利用和性質(zhì)的發(fā)揮。在 mol/L 的 pH=7 的 PBS 緩沖液中測(cè)試石墨烯修飾電極的電化學(xué)性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)它有比單純的石墨電極、玻璃碳電極以及金剛石電極都要優(yōu)異的電化學(xué)性質(zhì)，主要表現(xiàn)在通過(guò)交流阻抗譜測(cè)得 的電阻明顯低于其它碳材料；通過(guò)循環(huán)伏安法測(cè)得的曲線出現(xiàn)了明顯的氧化還原峰，并且氧化還原峰電流與掃描頻率的平方根有明顯的線性關(guān)系，這表明通過(guò)石墨烯修飾電極上的氧化還原過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)特定物質(zhì)的檢測(cè)。 石墨烯的結(jié)構(gòu)： 石墨烯 (Graphene)是由單層碳原子緊密堆積成二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的一種碳質(zhì)新材料。這種石墨晶體薄膜的厚度只有 nm，只有頭發(fā)的 20 萬(wàn)分之一，是形成其他維數(shù)碳材料（如零維的富勒烯、一維的納米碳管和三維的石墨等）的基本單元（圖 1） [4]具有極好的結(jié)晶性及電學(xué)性。完美的石墨烯是二 維的，只包括六角元胞（等角六邊形），但在實(shí)際情況下不免有缺陷的存在，這些缺陷的地方就會(huì)不再是碳六元環(huán)而是五元環(huán)或七元環(huán)等。這些少量存在的碳五元環(huán)可以使得石墨烯發(fā)生卷曲，再和其他的碳六元環(huán)卷曲形成的圓柱一起組成封閉的一維碳納米管；十二個(gè)碳五元環(huán)和一定的碳六元環(huán)就會(huì)一起組成富勒烯。 圖 1 石墨烯及其構(gòu)建的零維富勒烯、一維碳納米管和三維石墨 石墨烯性能簡(jiǎn)介 光學(xué)性能 (1)石墨烯具有優(yōu)異的光學(xué)性能。 (2)理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明， 單層石墨烯吸收 %的可見(jiàn)光，即透過(guò)率為 %。 (3)如圖 (2)從基底到單層石墨烯、雙層石墨烯的可見(jiàn)光透射率依次相差 %。 圖（ 2） 石墨烯的透光性 電學(xué)性能 （ 1）石墨烯的每個(gè)碳原子均為 sp2 雜化，并貢獻(xiàn)剩余一個(gè) p 軌道電子形成一個(gè)大鍵，電子可以自由移動(dòng)，賦予石墨烯優(yōu)異的導(dǎo)電性。 （ 2）電子在石墨烯中傳輸時(shí)不易發(fā)生散射，遷移率可達(dá) 20xx00cm2/(V*s)，約為硅中電子遷移率的 140 倍，其電導(dǎo)率可達(dá) 104S/m，是室溫下導(dǎo)電性最佳的材料。 （ 3）石墨烯的導(dǎo)電性可通過(guò)化學(xué)改性的方法進(jìn)行控制，并可同時(shí)獲得各種基于石墨烯的衍生物。 （ 4）雙層石墨烯在一定條
研究報(bào)告相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1