石墨烯及氧化石墨烯的結(jié)構(gòu)和特征畢業(yè)論文(參考版)
2025-06-25 18:00本頁面
【正文】 致謝在做論文期間感謝幫助過我的同學與老師，雖萬言而難表其心，故一言以概之。在GO、氧化石墨烯和石墨烯的相關研究已取得突破性進展的今天,這方面尤其值得國內(nèi)科技界予以關注。但相關的石墨深加工技術卻較為落后。同時對氧化石墨烯表面改性以滿足其與多種基體的復合。(2)通過化學還原或熱處理對單片剝離的氧化石墨烯進行脫氧、還原使之重石墨化恢復其導電結(jié)構(gòu),以高效的化學方式實現(xiàn)導電石墨烯的制備,使之可大規(guī)模用于信息電子等領域。目前國外已有氧化石墨烯/聚合物復合材料的相關專利報道,應用領域涵蓋了能源行業(yè)的燃料電池用儲氫材料,合成化學工業(yè)的微孔催化劑載體,導電塑料,導電涂料以及建筑行業(yè)的防火阻燃材料等方面。但聚合物分子不易進入SWCNT內(nèi)表面,而氧化石墨烯巨大的比表面積和表面豐富的官能團賦予其優(yōu)異的復合性能,在經(jīng)過改性和還原后可在聚合物基體中形成納米級分散,從而使石墨烯片在改變聚合物基質(zhì)的力學、流變、可滲透性和降解穩(wěn)定性等方面具有更大的潛力。導致粒徑分布較大?？傮w均勻性表征如下公式：－根據(jù)二項式分布計算的方差；－樣本方差GO含量為10% 圖[15] 分散度的表征則用平均粒徑表示有數(shù)量平均粒徑與體積平均直徑之分 －數(shù)量平均直徑 －某一粒徑 －粒子數(shù) －粒子體積分數(shù)由分散指數(shù)Ｉ的值與電鏡的視覺圖來分析GO含量為1%的試樣總體均勻性不是太高，原因可能是由于預混不充分。掃描電鏡圖GO含量為1% 圖[13] GO含量為6% 圖[14]電鏡掃描圖可以觀察多項體系的相容性的好壞。并沒有使GO達到理想的分散效果。具體原因可以從以下幾點分析。按理論分析GO有著極大的比表面積2600m2／g，具有很高的表面能應該能與基體生成大量的化學鍵。由此次方案制作的復合材料，沒有達到真正的復合只是簡單的混合。這也證實了設計初期的預想，也 圖[11] 進一步證明對苯乙烯結(jié)晶的想法并沒有多大的意義，應該從其他方面去對其改性與應用。從聚苯乙烯的分子結(jié)構(gòu)上分析，它的分子鏈中含剛性的苯環(huán)，且苯環(huán)的含量較大，整個分子是剛性極大的。依次分別取5ml的聚苯乙烯溶液6組，并向每組依次加入0mlGO溶液。實驗藥品藥品級別用量（ｇ）生產(chǎn)廠家苯乙烯分析純杭州大方化學試劑廠氧化石墨烯分析純自制二甲基甲酰胺分析純適量杭州大方化學試劑廠濃硫酸分析純適量廣州市西隴化工有限公司高錳酸鉀分析純適量大連市金州化學試劑廠氫氧化鈉分析純適量廣州試劑廠無水硫酸鈉分析純適量廣州試劑廠過硫酸鉀分析純適量廣州試劑廠無水亞硫酸鈉分析純適量廣州試劑廠蒸餾水二次蒸餾適量自制實驗儀器實驗儀器燒杯﹑天平﹑玻璃瓶﹑玻璃片﹑溫度計測試儀器紅外光譜EQUINO555型傅利葉紅外光譜儀掃描圖譜Hitachi（日立）S3400N掃描電子顯微鏡衍射光譜Y4Q型X射線衍射儀，配成質(zhì)量分數(shù)為20%的溶液。實驗原理：苯乙烯單體與GO混合，苯乙烯單體進入GO的空隙進行插層反應。在混合液中加入700mL蒸餾水,待混合均勻后,加入50mL雙氧水，,放置24h。待石墨充分分散后,再緩慢加入15gKMnO4,升溫至35+3℃,保溫30min。第三章實驗與分析。被廣泛的應用于各個領域。聚苯乙烯不足之處是耐熱性差、不耐沸水、性脆、沖擊強度較低，制品有由于內(nèi)應力而易自行開裂的缺點。聚苯乙烯的載荷變形溫度為70～100℃，連續(xù)使用溫度為60～80℃。它是透明有光澤的熱塑性塑料，透光率88％～92％，折射率為1．59～1．60。這些研究為聚合物/石墨烯納米復合材料在耐火材料領域開辟了新的天地。胡源等利用層離吸收原位聚合法制備了聚丙烯酰胺/GO復合材料,發(fā)現(xiàn)其玻璃化溫度可提高21℃。正是PCL/GO復合材料的插層結(jié)構(gòu),使得GO表現(xiàn)出對PCL更大的力學增強作用。Weihua Kai等研究了氧化石墨烯作為增強填料對PCL性能的增強作用,發(fā)現(xiàn)通過引入GO，PCL的楊氏模量從340MPa增到1000MPa,拉伸強度從15MPa增至26MPa。LeiHua等以GO為引發(fā)劑通過聚己內(nèi)酯(PCL)開環(huán)聚合成功合成了PCL/GO復合材料,然后又合成了不同GO含量的復合物,并采用廣角X射線衍研究了符合以上所有復合物的解離結(jié)構(gòu)。Han等在GO表面進行PPy原位聚合,以1,5二磺酸萘(1,5NDA)為摻雜劑合成了PPy/GO復合材料,其導電率達7S/cm。PANI/GO為當量直徑約60nm~70nm的扁球狀納米顆粒,呈鏈狀聚集,并具電化學活性。Seredych等通過將GO和聚苯胺鹽混合獲得了GO /PANI復合物,并在350℃煅燒對其進行表面還原發(fā)現(xiàn)材料表面還原態(tài)PANI對NO2吸附/還原反應具有催化活性。圖 4 原位插層聚合示意圖聚苯胺(PANI)、聚吡咯(PPy)、聚乙炔等導電聚合物與氧化石墨烯的復合也是目前研究的熱點。原位聚合插層是將單體溶液與GO膠狀分散液進行預先混合,使單體分子插入GO層間,然后投入引發(fā)劑引發(fā)聚合,使得聚合反應在石墨烯片層間進行,得到的反應液經(jīng)過后處理即可得到復合材料。這類石墨烯片有大的長徑比(平均橫向尺度為1μm,厚度僅為1nm),正是其準二維材料的納米效應,使得所制復合材料熱穩(wěn)定性顯著提高,經(jīng)300℃熱處理的石墨烯不會發(fā)生團聚,而苯乙烯的玻璃化溫度僅為100℃。
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