【正文】 of nickel and oxidation graphite posite materials。 nickel。納米復(fù)合材料中無(wú)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(lèi)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(lèi)發(fā)現(xiàn)、認(rèn)識(shí)并利用。石墨層間化合物是近幾年來(lái)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(lái)制備石插層納米復(fù)合材料已有不少報(bào)道。近幾年來(lái)，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(chēng)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(lái)，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?xún)?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(guò)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(kāi)，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(guò)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(guò)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(shuō)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(shuō)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(guò)濾，獲得了一種類(lèi)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(guò)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(guò)此方法制備了氧化石墨烯并進(jìn)一步闡述了熱剝離過(guò)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(shuō)此過(guò)程無(wú)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(lái)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(wú)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(lèi)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(chēng)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(yáng)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(guò)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?。＃?1） 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(wú)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(wú)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(wèn)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(guò)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(guò)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(guò)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(méi)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