畢業(yè)論文氧化石墨烯烷基化改性及其結構表征研究(編輯修改稿)
2025-07-20 06:16 本頁面
【文章內容簡介】 氧官能團，即可獲得石墨烯，圖1展示了石墨在CRG法制備過程中的結構轉變模型。該法制備的石墨烯為獨立的單層石墨烯片，成本低廉、產量高、易實現(xiàn)，應用范圍廣。圖31 CRG法從石墨到石墨烯轉變的分子模型 石墨烯的具體制備過程是：將10mg 氧化石墨分散于10g 水溶液中，得到棕黃色的懸浮液，再在超聲條件下分散1 h，得到穩(wěn)定的分散液。然后移入四口燒瓶中，升溫至80℃，滴加10mL 的水合肼，在此條件下反應24 h 后過濾，將得到的產物依次用甲醇和水沖洗多次，再在60℃的真空干燥箱中充分干燥，保存?zhèn)溆肹21]。 烷基化改性的氧化石墨烯制備 采用改進的Hummers法制備GO， GO加入到200 ml蒸餾水中超聲攪拌50 min得到GO的分散液； g DA溶解在適量無水乙醇中，將DA/乙醇溶液與GO的分散液混合，室溫攪拌反應24h；將反應后的溶液過濾并用蒸餾水/乙醇混合液(1:1)反復洗滌，然后于60℃真空干燥24h。 （TGA)分析雷瑟等通過使用十二烷基胺對GO進行改性，得到如下GO、DAGO的熱失重曲線。由圖可以看出，GO在100℃和200℃出現(xiàn)明顯的質量損失，這分別是由于GO表面吸附水的蒸發(fā)和含氧官能團（如C=O，COC和OH等）的分解引起的。而DAGO的熱失重曲線中，除了100℃和180℃的質量損失外，在350℃也出現(xiàn)較明顯的質量損失。后者主要是由于烷基的分解引起的，這說明DA已被成功接枝在GO上。與GO（10 wt%）相比，DAGO在100℃下的質量損失（%）較小，說明經(jīng)過烷基接枝改性處理，親水性的GO變成了疏水性。而且可以發(fā)現(xiàn)，在400℃之前，DAGO的熱穩(wěn)定性較GO有了提高。圖41 GO與DAGO熱失重曲線圖 X射線衍射（XRD）分析雷瑟等使用十二烷基胺對GO進行改性，得到的XRD圖如下。(b)的XRD圖譜可以看出，GO在2θ=176。出現(xiàn)較寬的衍射峰。根據(jù)布拉格方程[22]（nλ = 2dsinθ）。而DAGO在2θ= 176。出現(xiàn)強的衍射峰，GO層間距的增加表明DA成功的接枝在GO表面上，這與熱失重的結果一致。 圖42 GO和DAGO的XRD圖譜 親水性分析魏珊珊[23]等人文通過采用十六烷基三甲基溴化銨(Cetyltrimethyl ammonium bromide，CTAB)對GO進行有機改性，得到改性GO(Modified GO，MGO)，通過GO和MGO的數(shù)碼照片可以發(fā)現(xiàn)，用醇水溶液和去離子水洗滌多次，靜置24 h后，改性后的GO溶液出現(xiàn)分層現(xiàn)象，說明GO經(jīng)改性后親水性降低，這是由于MGO表面烷烴基增加的緣故。 TEM分析GO為片層結構，片層較EG規(guī)整度降低，皺折和卷曲較多；GO有機改性后片層結構卷曲程度加大。綜上，利用改性劑對GO進行改性，使之很好的鍵合到GO上，改性后，片層卷曲程度增大，層間距增大，親水性能降低，且熱穩(wěn)定性也得到了改善，從而可使氧化石墨烯的相關應用得到極大的推廣。 氧化石墨烯因表面含有大量含氧官能團，使得碳層帶負電荷，這樣帶正電荷的陽離子很容易進入層間，并把層間距撐大，為聚合物和無機納米粒子的負載提供有利條件。近年來，氧化石墨烯的復合材料發(fā)展十分迅速，不論是其聚合物類復合材料還是無機物類復合材料，都顯示出非常優(yōu)越的性能，在能源、電子、生物醫(yī)藥、催化等領域都有潛在的應用價值[24]。 聚合物類氧化石墨烯復合材料聚合物類氧化石墨烯復合材料的研究成果層出不窮，制備方法主要為原位聚合法、熔融共混法以及溶液共混法。將聚合物與氧化石墨烯復合主要是因為氧化石墨烯作為新的高性能增強體可以為聚合物復合材料帶來力學、電學、熱學，結晶等多方面性能的提升。為此，許多學者對聚合物類氧化石墨烯復合材料的性能進行了研究。研究表明，復合材料的力學性能[25]，電化學性能[26]，熱學性能[27]，結晶性能[28]與單純的聚合物材料相比都有了明顯的改善與提高。 無機物類氧化石墨烯復合材料的研究起步較晚，很多制備方法及機理的思路都借鑒于聚合物基的氧化石墨烯復合材料。目前此類材料主要集中在金屬/氧化石墨烯復合材料[29]、金屬氧化物／氧化石墨烯復合材料[30]、陶瓷／氧化石墨烯復合材料[31]等
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