【正文】 制備及性能。K)。通過述評(píng)氧化石墨及氧化石墨烯的制備、結(jié)構(gòu)、改性及其與聚合物的復(fù)合，展望了石墨烯及其復(fù)合材料的研究前景。 解決辦法：對(duì)氧化石墨烯材料的基本特征、特殊電性能、發(fā)展及應(yīng)用進(jìn)行深入的反思、總結(jié)和改進(jìn)，才能真正提高氧化石墨烯在現(xiàn)代化社會(huì)的地位。課題研究的主要內(nèi)容和方法，研究過程中的主要問題和解決辦法：主要內(nèi)容：石墨烯是性能優(yōu)異的新型納米復(fù)合填料。我國(guó)石墨礦產(chǎn)的資源儲(chǔ)量大，質(zhì)量?jī)?yōu)，產(chǎn)量和出口均居世界首位。學(xué)號(hào)：2008311366哈爾濱師范大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文題 目 氧化石墨烯及其與聚合物的復(fù)合研究進(jìn)展學(xué) 生 劉佳指導(dǎo)教師 劉鳳華 副教授年 級(jí) 2008級(jí)8班專 業(yè) 化學(xué)系 別 化學(xué)系學(xué) 院 化學(xué)化工學(xué)院哈 爾 濱 師 范 大 學(xué)學(xué)士學(xué)位論文開題報(bào)告論文題目 氧化石墨烯及其與聚合物的復(fù)合研究進(jìn)展學(xué)生姓名 劉佳指導(dǎo)教師 劉鳳華 副教授年 級(jí) 2008級(jí)專 業(yè) 化學(xué)系2012年 3 月課題來源：在教師指導(dǎo)下選題課題研究的目的和意義：本論文旨在通過述評(píng)GO和氧化石墨烯的制備、結(jié)構(gòu)、與聚合物復(fù)合及應(yīng)用研究的最新進(jìn)展，展望今后的研究熱點(diǎn)及其應(yīng)用前景。國(guó)內(nèi)外同類課題研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)：目前，國(guó)外已有氧化石墨烯聚合物復(fù)合材料的相關(guān)專利報(bào)道，應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋了能源行業(yè)的燃料電池用儲(chǔ)氫材料，合成化學(xué)工業(yè)的微孔催化劑載體，導(dǎo)電塑料，導(dǎo)電涂料以及建筑行業(yè)的防火阻燃材料等方面。在GO、氧化石墨烯和石墨烯的相關(guān)研究已取得突破性進(jìn)展的今天，這方面尤其值得國(guó)內(nèi)科技予以關(guān)注。主要問題：由于氧化石墨烯材料的發(fā)展存在著局限性，對(duì)其特征的研究不是十分深入；在對(duì)氧化石墨烯材料的應(yīng)用方面存在著沒有更廣泛的被社會(huì)所共識(shí)；我國(guó)現(xiàn)階段對(duì)其研究存在著實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、學(xué)術(shù)研究、網(wǎng)絡(luò)資源跟不上國(guó)際步伐等困惑。近三年來，石墨烯從概念上的二維材料變成現(xiàn)實(shí)材料，在化學(xué)和物理學(xué)界均引起轟動(dòng)。石墨烯具有優(yōu)異的導(dǎo)電性及物理機(jī)械性能，橫向(面內(nèi)) 電導(dǎo)率高達(dá)106S/m[4]，極限強(qiáng)度可達(dá)130 GPa, TPa,且導(dǎo)熱性能好，熱導(dǎo)率為5 000 W/( m本文介紹了石墨烯的制備及改性，綜述了近年來石墨烯/聚合物復(fù)合材料的研究進(jìn)展。Hummers法是將石墨粉和無水硝酸鈉(NaNO )加入到置于冰浴內(nèi)的濃硫酸中，強(qiáng)力攪拌下加入KMnO4 ，并用體積分?jǐn)?shù)3％H2O 還原剩余的高錳酸鉀和MnO2，使其變?yōu)闊o色可溶的MnSO4 。與其他方法相比，此法較安全。電化學(xué)法副將石墨在強(qiáng)酸中(過氯酸、硫酸或硝酸)，以Hg／Hg：SO4為電極電解氧化后投入水干燥后便得到氧化石墨。 熔融共混法熔融共混法通常將原始石墨氧化，經(jīng)過剝離并還原制成石墨烯，與聚合物在熔融狀態(tài)下共混制得復(fù)合材料。通過化學(xué)改性的石墨烯中的有機(jī)基團(tuán)在熔融狀態(tài)下不穩(wěn)定，不能應(yīng)用于熔融共混法【12】。Lee等通過熱膨脹還原氧化石墨制備了石墨烯，在石墨烯中加入二異氰酸酯、聚己內(nèi)酯二醇，采用原位聚合制備了石墨烯/水性聚氨酯納米復(fù)合材料。Kim等用異氰酸酯改性氧化墨烯后還原，然后采用溶液混合法制備了石墨烯/聚氨基甲酸酯混合物。目前溶液混合法是研究較多的一種方法。一般認(rèn)為，氧化石墨為準(zhǔn)二維層狀結(jié)構(gòu)，層間含有大量的羥基和羧基酸性活性基團(tuán)。XRD，F(xiàn)TR等研究證實(shí)，氧化石墨為準(zhǔn)二維平面片層結(jié)構(gòu)，僅與OH基團(tuán)連接的碳原子有些扭曲形成四面體結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致片層的褶皺。 這種穩(wěn)定的晶格結(jié)構(gòu)使碳原子具有優(yōu)秀的導(dǎo)電性。3 氧化石墨烯的性能 導(dǎo)電性能Stankovich 等利用溶液共混法制得石墨烯/PS 復(fù)合材料，% (體積分?jǐn)?shù)，下同)，是目前報(bào)道研究中的最低值。Wei等研究發(fā)現(xiàn)，石墨烯在氯乙烯－乙酸乙烯共聚物中的分散性較高，能形成有效的導(dǎo)電通路，%；與膨脹石墨制得的石墨片作填料相比，% 時(shí)，復(fù)合材料的電導(dǎo)率在數(shù)量級(jí)上是前者的3～5倍。而且熱能傳遞主要是以晶格振動(dòng)的形式，填料與聚合物之間以及填料與填料之間較弱的振動(dòng)模式也會(huì)增加熱阻。 物理機(jī)械性能石墨烯具有優(yōu)異的物理機(jī)械性能，比起現(xiàn)有的炭質(zhì)填料，如炭黑、碳纖維、碳納米管，石墨烯用于增強(qiáng)聚合物材料更具有優(yōu)勢(shì)。Bao 等制備了改性石墨烯/PV Ac 復(fù)合薄膜，研究發(fā)現(xiàn)，1－芘丁酸琥珀酯改性石墨烯和4—［2－(吡啶－4－基)乙烯基］苯基改性石墨烯對(duì)PV Ac 復(fù)合薄膜的物理機(jī)械性能具有較大幅度的改善。Kalaitzidou等研究表明,當(dāng)直徑為1μm的石墨烯填充體積分?jǐn)?shù)為3% 時(shí),可以使聚丙烯對(duì)氧氣的滲透率下降10%,效果與碳纖維相當(dāng)；當(dāng)直徑為15μm的石墨烯可使聚丙烯的氣體阻隔性下降20%，優(yōu)于黏土。Georgios 等[ 20]利用多尺度理論方法研究了一種新型3D碳納米結(jié)構(gòu)(柱狀石墨烯)的儲(chǔ)氫能力, 這種柱狀多孔納米結(jié)構(gòu)的孔徑及表面積是可調(diào)的, 高表面積與適當(dāng)大小的孔徑尺寸是其儲(chǔ)氫能力的關(guān)鍵參數(shù)。Ryan等[21] 通過在石墨烯的懸浮液中直接還原AuCl4 離子, 制備了石墨烯/金納米復(fù)合材料, 還原后的Au 納米粒子錨固在經(jīng)油胺修飾的石墨烯片上,SEM 表征說明Au 納米粒子在石墨烯片上的分散極好, 有望在催化劑、磁性材料、光電材料等方面得到應(yīng)用[22]。 納米電子器件石墨烯具有很好的導(dǎo)電性, 其廉價(jià)大規(guī)模生產(chǎn)可能會(huì)極大地促進(jìn)石墨烯在高傳導(dǎo)率集成電路方面的研究。尺寸小于10nm、邊緣主要是鋸齒型的石墨烯片表現(xiàn)出了金屬性, 而不是先前預(yù)期的半導(dǎo)體特性。 可做“太空電梯”纜線一旦科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一些只有100分之一頭發(fā)絲寬度的石墨烯薄片后，他們就開始使用原子尺寸的金屬和鉆石探針對(duì)它們進(jìn)行穿刺，從而測(cè)試它們的強(qiáng)度。因此, 通過不同途徑設(shè)計(jì)和批量制備大尺寸、層數(shù)和性能可控的氧化石墨烯及其聚合物是下一步制備技術(shù)研究的重點(diǎn)； 迅速發(fā)展養(yǎng)化石墨烯及其聚合物的精確表技術(shù), 是石墨烯制備、性能和應(yīng)用研究的迫切要求。 Research progress論文評(píng)閱人意見論文（設(shè)計(jì)）題目氧化石墨烯及其與聚合物的復(fù)合研究進(jìn)展作 者劉佳評(píng)閱人評(píng)閱人職稱意 見論文選題符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，能夠達(dá)到綜合訓(xùn)練目標(biāo)，題目有一定難度，工作量較大，選題具有較高的學(xué)術(shù)參考價(jià)值。該生查閱文獻(xiàn)資料能力強(qiáng)，能全面收集關(guān)于有機(jī)化學(xué)、材料化學(xué)的資料，寫作過程中能綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，綜合運(yùn)用知識(shí)能力強(qiáng)。 該生查閱文獻(xiàn)資料能力較強(qiáng)，能較為全面收集資料，寫作過程中能綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，全面分析研究問題，合運(yùn)用知識(shí)能力較強(qiáng)。氧化石墨烯可作吸附劑、催化劑載體、熱傳輸媒體，可制成具有精細(xì)結(jié)構(gòu)的電子元件，應(yīng)用于電池／電容器。本論文系統(tǒng)的闡述了氧化石墨烯及其聚合物的復(fù)合研究進(jìn)展，從石墨烯及其聚合物復(fù)合材料的制備，結(jié)構(gòu)，氧化石墨烯的性能及其應(yīng)用前景進(jìn)行研