【正文】 of nickel and oxidation graphite posite materials。 nickel。納米復(fù)合材料中無機(jī)物、有機(jī)物或有機(jī)物、有機(jī)物之間的協(xié)同作用，使該類復(fù)合材料比相應(yīng)的宏觀或微米級(jí)復(fù)合材料在各項(xiàng)性能上有較大的提高，甚至在電、磁、熱、力學(xué)等方面表現(xiàn)出全新的、獨(dú)特的性能。其中，碳納米管復(fù)合材料研究的最多，將其與高分子材料進(jìn)行復(fù)合后，可以獲得性能優(yōu)異的納米復(fù)合材料。碳元素在地球上分布廣泛，其獨(dú)特的物理性質(zhì)和多種多樣的形態(tài)己逐漸被人類發(fā)現(xiàn)、認(rèn)識(shí)并利用。石墨層間化合物是近幾年來新涌出的一種分子水平上的納米復(fù)合材料，至今，利用石墨來制備石插層納米復(fù)合材料已有不少報(bào)道。近幾年來，國(guó)內(nèi)外己有大量GO與多種基體復(fù)合的報(bào)道，僅被稱作GO/聚合物納米復(fù)合材料。自1859年Brodie首次發(fā)現(xiàn)氧化石墨以來，氧化石墨的合成主要有Brodie法、Staudenmaier法 Hummer法[7]及電化學(xué)氧化法[8]。以水溶性較好的氧化石墨為原料，同時(shí)以均勻沉淀法制備出納米級(jí)別的單質(zhì)鎳，在水熱反應(yīng)的條件下復(fù)合，兩者復(fù)合催化化學(xué)進(jìn)程，幫助氧化石墨的剝離和部分還原，用一步法制得氧化石墨/鎳的復(fù)合材料。然而卻非常牢固堅(jiān)硬，它比鉆石還強(qiáng)硬。其實(shí)關(guān)于石墨烯的理論研究已有60多年，但真正制備出石墨烯是在2004年第一次成功使石墨層剝離獲得獨(dú)立存在的單層或多層石墨烯。以石墨烯為原料還可以制備出只有1個(gè)原子厚、10個(gè)原子寬，尺寸不到1個(gè)分子大小的單電子晶體管[16]。由于石墨烯的理論比表面積能達(dá)到了2630 m2/g，這就意味著電解液中大量的正負(fù)離子可以儲(chǔ)存于石墨烯單片上形成一個(gè)薄層，從而達(dá)到極高的電荷儲(chǔ)存水平[17]。石墨烯具有非常豐富和奇特的性質(zhì)，這使人們對(duì)石墨烯衍生物也進(jìn)行了廣泛的研究，如石墨烯納米帶(grapheme nanoribbon)[14,15,2124]，石墨烯的氧化衍生物(grapheme oxide) [2526]，利用加氫過程獲得的新材料石墨烷(graphane)[27]以及具有磁性石墨烯衍生物(graphone)等[28,29]。而氧化石墨烯由于其特殊的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，使其成為制備石墨烯和基于石墨烯復(fù)合材料的理想前驅(qū)體(將在下面介紹)。[33]，GO有尺寸不定的未氧化的芳香“島”則被含有COH、環(huán)氧集團(tuán)和雙鍵的六元脂環(huán)所分開，芳香環(huán)、雙鍵和環(huán)氧基團(tuán)使得碳原子點(diǎn)陣格式近乎處于同一平面，僅有連接到OH基團(tuán)的碳原子有較輕微的四面體構(gòu)型畸變，導(dǎo)致一些層面的卷翹。當(dāng)然，通過氧化石墨烯的還原也可恢復(fù)部分碳原子的大π鍵，從而改良氧化石墨烯的導(dǎo)電性，但與天然鱗片石墨剝離得到的石墨烯相比，還原后的氧化石墨烯的導(dǎo)電率大打折扣，Geng[36]等通過實(shí)驗(yàn)用數(shù)字證明了這點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，天然鱗片石墨剝離得到的石墨烯的導(dǎo)電率為104S/cm，氧化石墨烯的導(dǎo)電率為103S/cm，還原后的氧化石墨烯的導(dǎo)電率為102S/cm，這充分說明還原后的氧化石墨烯其導(dǎo)電率只是部分恢復(fù)，也就是說其片層間仍有部分的含氧官能團(tuán)。同時(shí)，含水量也影響氧化石墨烯的層間距，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，(完全干燥) nm(含水)之間[39]，Szabo等[40]認(rèn)為完全干燥的氧化石墨是不可能達(dá)到的。Dikin等[41]將自制的氧化石墨烯的膠體狀分散液在A12O3濾膜上過濾，獲得了一種類似紙的材料—氧化石墨烯紙，其特有的互鎖或磚墻式的排列結(jié)構(gòu)使其比碳納米管還強(qiáng)韌，Park等[42]在此基礎(chǔ)上加入了少量的Mg2+和Ca+，同樣制得了氧化石墨烯紙，但其機(jī)械剛度和斷裂應(yīng)力都有很大程度的增強(qiáng)。Ruoff曾在Nature Nanotechnology上以“Calling all chemists’’為題號(hào)召更多化學(xué)家的參與石墨烯的化學(xué)研究，為發(fā)展簡(jiǎn)單可控的化學(xué)制備方法尋求最為方便、可行的途徑。眾所周知，石墨和氧化石墨分別是由石墨烯和氧化石墨烯片層在空間堆疊通過范德華力連接而成的，故可以想象，當(dāng)施加一定外力克服層間的范德華力時(shí)便可以將各片層解離成石墨烯或氧化石墨烯片層。McAllister等和Dai等[49]也通過此方法制備了氧化石墨烯并進(jìn)一步闡述了熱剝離過程的機(jī)理。目前采用超聲剝離制備氧化石墨烯比較多，因?yàn)槌曌饔玫膭冸x程度相對(duì)較高，且超聲前后氧化石墨烯與氧化石墨的化學(xué)結(jié)構(gòu)基本不變，也即是說此過程無化學(xué)變化，而熱膨脹法易使表面的官能團(tuán)減少，影響氧化石墨烯與聚合物的復(fù)合。鎳/氧化石墨納米復(fù)合材料近幾年來發(fā)展較為迅速，其主客體間分子水平的結(jié)合可以大幅度降低界面的應(yīng)力集中，是集有機(jī)和無機(jī)納米組分于一體的新型功能材料，因而引起了國(guó)內(nèi)外材料研究人員的極大關(guān)注。氧化石墨是布朗斯特酸一石墨層間化合物(GICs)在強(qiáng)氧化劑(如高錳酸鉀、高氯酸鉀等)作用下經(jīng)水解而成的共價(jià)鍵型石墨層間化合物。這種單分子層二維材料的發(fā)現(xiàn)顛覆了傳統(tǒng)理論和實(shí)驗(yàn)所得出的單分子層材料不能穩(wěn)定存在結(jié)論，其獨(dú)特的電學(xué)和力學(xué)性能引起了國(guó)內(nèi)外材料研究人員的極大興趣。深入的研究氧化石墨的結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)，尤其是其層離分散特性，以及研究其與不同種類聚合物基體復(fù)合的特點(diǎn)，對(duì)于制備低成本高性能的新型材料具有重要意義。H2O80%乙二醇HOCH2CH2OH99%雙氧水H2O234%F127F1272. 表22 實(shí)驗(yàn)儀器Table 22 The apparatus of experiments儀器名稱型號(hào)生產(chǎn)廠家超聲波清洗槽KQ250B型昆山市超聲儀器有限公司加熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱1011s型常州市新華活性材料研究所真空干燥箱DZF6020型上海一恒科學(xué)儀器有限公司循環(huán)水真空泵SHB95型鄭州杜甫儀器廠恒溫加熱磁力攪拌器78HWI型杭州儀器電機(jī)有限公司電阻爐溫度控制器CKW2200北京市朝陽自動(dòng)化儀表廠箱式電阻爐SX2410天津市中環(huán)實(shí)驗(yàn)電爐有限公司電爐溫度控制器KSW512A天津市中環(huán)實(shí)驗(yàn)電爐有限公司電子分析天平AR1140/COhaus Crop. Pine Brook. NJ. USA 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 氧化石墨的制備（1）將10ml濃硫酸加入到50ml燒杯中，加熱至90℃。（5）用400ml水稀釋上述干燥物，隔夜（6）洗滌、過濾、干燥——C1（7） .將92ml濃硫酸加入到500ml燒杯中，再加入上述混合物C1（冰?。?。（11） 加入560ml水，然后立即加入10ml雙氧水（30%），產(chǎn)生氣泡，溶液變成亮黃色，（雙氧水緩慢加，直至無氣泡為止）（12） 靜置一天（13） 將92ml濃硫酸加入到500ml燒杯中，再加入上述混合物C1（冰?。?。（17） 加入560ml水，然后立即加入10ml雙氧水（30%），產(chǎn)生氣泡，溶液變成亮黃色，（雙氧水緩慢加，直至無氣泡為止）靜置一天。（1）.將30mg氧化石墨溶于40ml乙二醇中，超聲。（5）.將反應(yīng)完的液體裝入反應(yīng)釜里，然后放入烘箱，待溫度升到180℃時(shí)計(jì)時(shí)，時(shí)間分別為2h、6h、10h（每組樣品都需要測(cè)這三個(gè)時(shí)間）。采用日本理學(xué)公司生產(chǎn)的D/maxⅢB型X射線衍射儀。2. 福利葉變換紅外光譜(FTIR)20世紀(jì)60年代激光問世并引入到拉曼光譜儀作為激發(fā)光源之后，拉曼光譜出現(xiàn)了嶄新的局面。所用SEM型號(hào)為Philips XL30ESEMFEG型掃描電子顯微鏡。黑線為mNi:mGO=2:1，反應(yīng)時(shí)間為2h。、176。當(dāng)2θ=176。黑線為mNi:mGO=3:1，反應(yīng)時(shí)間為2h。、176。當(dāng)2θ=176。圖313 NiGO原料質(zhì)量比為4:1時(shí)，反應(yīng)時(shí)間為2h，6h，10h的XRD圖圖313為Ni/GO復(fù)合材料的XRD圖，加入原料質(zhì)量比為mNi:mGO=4:1。在2θ=176。證明復(fù)合產(chǎn)物中有為βNi的存在。 Ni與GO復(fù)合材料的質(zhì)量比分別為2：1，3：1，4：1時(shí)，反應(yīng)時(shí)間為2h，水熱溫度為180℃的XRD。在2θ=176。證明復(fù)合產(chǎn)物中有為βNi的存在。 Ni與GO復(fù)合材料的質(zhì)量比分別為2：1，3：1，4：1時(shí)，反應(yīng)時(shí)間為6h，水熱溫度為180℃的XRD。在2θ=176。證明復(fù)合產(chǎn)物中有為βNi的存在。 NiGO復(fù)合材料制備的SEM圖我們對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行進(jìn)行SEM分析，不同比例樣品的SEM分析，不同時(shí)間樣品的SEM分析，總共9個(gè)樣品，通過比較得出最好的形貌 Ni與GO原料的質(zhì)量比為2：1時(shí)，反應(yīng)時(shí)間為2h，水熱溫度為180℃時(shí)的SEM (A) （B）圖321 NiGO原料質(zhì)量比為2:1的SEM 180℃水熱2h圖321（A）（B）為鎳與GO質(zhì)量比為2:1的Ni/GO復(fù)合材料（樣品1）的SEM圖。從圖中可以看出有鎳負(fù)載石墨上，負(fù)載量有所增加。 Ni與GO原料的質(zhì)量比為3：1時(shí)，反應(yīng)時(shí)間為2h，水熱溫度為180℃時(shí)的SEM 圖324 NiGO原料質(zhì)量比為3: 1的SEM180℃水熱2h圖324鎳與GO質(zhì)量比為3:1的Ni/GO復(fù)合材料（樣品4）的SEM圖，圖34(A)為樣品橫截面，圖34(B)為樣品縱截面，從圖中可以看出鹽的比例有所增加，鎳均勻的覆蓋在氧化石墨上。 Ni與GO原料的質(zhì)量比為4：1時(shí)，反應(yīng)時(shí)間為6h，水熱溫度為180℃時(shí)的SEM圖328 NiGO原料質(zhì)量比為4: 1的SEM180℃水熱6h圖328鎳與GO質(zhì)量比為4:1的Ni/GO復(fù)合材料（樣品8）的SEM圖，從圖中可以看出，隨著時(shí)間的變化，粒子大小有所增加。通過SEM分析得出，原料的質(zhì)量之比為2：1其反應(yīng)溫度為2h時(shí)形貌最好。 Ni與GO原料的質(zhì)量比為2：1時(shí)，水熱時(shí)間分別為2h、6h、10h制備的復(fù)合材料的紅外進(jìn)行了對(duì)比的紅外光譜圖圖331 NiGO原料質(zhì)量比為2:1，水熱時(shí)間分別為2h、6h、10h的紅外光譜圖圖中黑線為制備的氧化石墨原料：3433cm1為OH振動(dòng)吸收，1637 cm1為水的變形振動(dòng)吸收峰，1386 cm1為CH3的CH伸縮振動(dòng)吸收峰，1054 cm1為COC的振動(dòng)吸收峰，581 cm1為磺酸基的吸收峰，是在鱗片石墨磺酸化的過程中產(chǎn)生的。圖中紅線為2h樣品、藍(lán)線為6h樣品、粉線為10h樣品相比較發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鎳與GO原料反應(yīng)時(shí)間增加后，紅外譜圖上的吸收峰強(qiáng)度都有所降低，這應(yīng)該是由于時(shí)間增長(zhǎng)負(fù)載在氧化石墨上的氫氧化鎳量增加，使氫氧化鎳和氧化石墨之間的相互作用力增強(qiáng)產(chǎn)生的，但基本上沒有發(fā)生均發(fā)生波數(shù)位移。45:15581565[39] Blagbrough 1 S，Mackenzie N E，Ortiz C，et cond