Research progress of non-covalent functionalization and applications of graphene

为了扩展石墨烯的应用范围,克服石墨烯在溶液中难于溶解和难以分散等缺陷,石墨烯的表面功能化处理势在必行。而非共价键功能化由于对石墨烯结构的非破坏性可以更好地保持发挥石墨烯本身的优异性能而备受研究者的重视。本文重点综述了近年来石墨烯在非共价键功能化研究方面的进展,包括π-π相互作用、表面活性剂与石墨烯之间的疏水作用和氢键作用,并对非共价键功能化石墨烯在电极材料、电催化、场效应晶体管和透明导体方面的应用研究进行了简要的介绍。最后对石墨烯在非共价键功能化方面的发展前景进行了展望和预测。     

石墨烯的共价键功能化研究进展

为了克服石墨烯不溶于水及常见有机溶剂的缺陷,并扩展石墨烯的应用范围,就有必要对石墨烯进行功能化。共价键功能化和非共价键功能化是石墨烯功能化常见的两种方式,其中石墨烯的共价键功能化主要包括有机小分子共价键功能化和聚合物共价键功能化等。本文综述了近年来石墨烯共价键功能化方面的研究进展,比较了石墨烯共价键功能化和非共价键功能化的不同之处,对石墨烯共价键功能化的发展前景进行了展望。     

石墨烯的功能化研究进展

目前石墨烯的功能化研究成为了国内外的研究热点,综述了石墨烯的共价键功能化和非共价键功能化研究的最新进展和重要研究结果,并对石墨烯功能化的发展做了展望和预测。     

硅烷功能化石墨烯的研究进展

结合目前国内外的研究现状,从硅烷共价键功能化法与硅烷非共价键功能化法两个方面,综述了硅烷功能化石墨烯的研究进展和重要研究结果,并对硅烷功能化石墨烯的发展作了展望与预测。     

功能化石墨烯/聚合物阻燃材料研究进展

石墨烯具有很多优异的性能,拥有巨大的比表面积、可见光透明度高、有良好的力学性能、热学性能、电学性能。功能化石墨烯是对石墨烯进行改性,改性方法主要有共价键功能化和非共价键功能化。聚合物材料在生活中应用广泛,但极易燃烧,对聚合物阻燃研究十分必要。本文综述了石墨烯的功能化方法及功能化石墨烯/聚合物阻燃材料的研究进展。     

功能化石墨烯在防腐涂料中的应用

介绍了石墨烯的基本特性和作为新型纳米填料在防腐涂料领域发挥的重要作用,论述了采用共价键法和非共价键法修饰石墨烯的方法以及研究进展,并且通过对两种修饰方法对比,可根据不同的实验需求采取相应的修饰方法。同时结合近年来功能化石墨烯在防腐涂料中的研究及应用状况,针对功能化石墨烯在防腐涂料的应用过程中受到限制的原因进行了分析,对功能化石墨烯在防腐涂料中的前景进行了展望。     

石墨烯的功能化修饰及作为润滑添加剂的应用研究进展

石墨烯优异的导热性能和减摩抗磨性能以及化学惰性,使其非常适合作为高性能、环保的润滑添加剂。石墨烯已成为潜在的高性能纳米润滑材料,但石墨烯难以稳定分散于水和润滑油中的特性,使其应用受限,因此必须对石墨烯进行可控功能化修饰。本文回顾了石墨烯功能化修饰的最新研究进展,主要包括共价键和非共价键功能化修饰。重点介绍了石墨烯作为油基润滑添加剂和水基润滑添加剂的减摩抗磨性能,及其润滑作用机理。同时指出了石墨烯的可控功能化修饰、石墨烯负载纳米粒子功能化以及其摩擦化学反应润滑机理等领域的研究值得关注。     

石墨烯的功能化修饰研究进展

介绍了石墨烯功能化修饰的研究情况,主要综述了共价键修饰方法(如亲核取代反应、亲电取代反应、缩合反应和加成反应等)和非共价键修饰方法(如聚合物包覆、芳香族分子吸附和生物大分子相互作用等)。最后对石墨烯功能化修饰的发展方向进行了展望。     

碳纳米管功能化的途径、机理和表面特征

由碳纳米管的功能化有共价键和非共价键两种方法。共价键功能化的机理是通过氧化或还原反应在碳纳米管表面生成极性或反应性基团(表面基团化),继而通过化学反应使碳纳米管表面有机化或聚合物化。非共价键功能化的机理是基于碳纳米管表面的?体系和疏水性可与含?电子的芳烯化合物发生?-?相互作用或与含疏水链的表面活性剂发生物理吸附。本文综述碳纳米管功能化的研究进展,完善了Kim等提出的碳纳米管功能化表面的代数表示:表面基团化的为1G,表面有机化的为2G,表面聚合物化的为3G。     

改性氧化石墨烯在药物控释方面的研究进展

重点介绍了氧化石墨烯(GO)的功能化改性方法,包括非共价键改性,共价键改性以及聚合物接枝;简单总结了改性GO在药物控释方面的应用,并对其未来发展的前景进行展望。     

功能化碳纳米管/炭黑复合橡胶性能研究

表面活性剂十二烷基苯磺酸钠对碳纳米管进行非共价键改性包覆,研究功能化碳纳米管与炭黑复合材料性能。结果表明,十二烷基苯磺酸钠与碳纳米管的石墨表面形成π-π堆叠,可有效阻止碳纳米管间的团聚。功能化碳纳米管/炭黑复合材料硫化时间缩短,加工性能得到改善,断裂伸长率提高66.1%,导热率提高8.4%。Payne效应和TEM表明,十二烷基苯磺酸钠包覆碳纳米管可有效改善碳纳米管在橡胶基体中分散,也改善了炭黑在复合材料中的分散。混合填料在橡胶基体均匀分散,加强了填料与基体的界面作用,建立良好的三维空间网络结构,使复合材料性能得到改善。     

N-(4-氨基丁基)-N-(乙基异鲁米诺)/血红素/金纳米三功能化氧化石墨烯材料的合成及性质研究

基于发光试剂N-(4-氨基丁基)-N-(乙基异鲁米诺)(ABEI),发光试剂催化剂氯化血红素(hemin)、金纳米粒子(Au NPs)和氧化石墨烯(GO)之间的非化学键作用合成了一种三功能化氧化石墨烯发光功能化复合材料。采用化学发光试剂ABEI作为还原剂,还原氯金酸在石墨烯表面合成了金纳米粒子,ABEI和hemin催化剂通过非化学键作用积聚在石墨烯表面。三功能化的石墨烯复合材料不仅具有良好的化学发光性能、良好的溶解性和水溶液的稳定性,而且为金纳米粒子为生物大分子提供了结合位点。     

石墨烯的表面修饰及其在常用树脂改性中的应用

介绍了石墨烯和氧化石墨烯的结构以及表面改性方法(如酰胺化、酯化、硅烷化等共价键修饰方法和非共价键修饰方法),着重介绍其在几种常用树脂(包括酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂和氰酸酯树脂)改性中的应用。     

丁腈橡胶/功能化氧化石墨烯复合材料的研究

用硅烷偶联剂KH590对氧化石墨烯进行功能化改性,得到的功能化氧化石墨烯再通过乳液共混和机械共混等工艺制备了丁腈橡胶/功能化氧化石墨烯复合材料。表征分析了功能化氧化石墨烯的结构和表面形态,研究了丁腈橡胶/功能化氧化石墨烯复合材料的机械性能。结果显示,与氧化石墨烯相比,功能化氧化石墨烯的亲水性和表面形态均发生了较大变化,其与丁腈橡胶形成的复合材料与丁腈橡胶/氧化石墨烯复合材料相比,拉伸强度提高的幅度更大且断裂伸长率降低的幅度更小。     

相似准则和量纲分析在高聚物流变学中的应用

用相似准则、量纲分析和π定理分析了可压缩的非等温和非牛顿流体流动的相似性。当π１，π２，．．．，πｎ与所对应的各准数基本相等时，可认为这两种流体的流动是相似的。     

油酸功能化石墨烯的制备及其在聚乙烯中的应用

以氧化石墨烯为原料,将油酸分子连接在石墨烯的表面,得到油酸功能化石墨烯,并通过溶液法将其与聚乙烯基体共混获得聚乙烯/功能化石墨烯复合材料,研究了复合材料的导电性能。结果表明,在低石墨烯含量下可大幅提高聚乙烯的导电性能。当油酸功能化石墨烯质量分数为8%时,复合材料的电导率达1 S/m;当油酸功能化石墨烯质量分数为10%时,复合材料的电导率达3 S/m。聚乙烯/功能化石墨烯复合材料在电缆屏蔽、电磁屏蔽和抗静电领域具有应用价值。     

氧化石墨烯/碳纳米管增强环氧树脂及其性能

采用Hummers制备了氧化石墨烯,并对多壁碳纳米管进行氧化处理,后再通过超声分散使得氧化石墨烯以及功能化碳纳米管通过π-π作用紧密结合在一起后又均匀地分散在环氧树脂中,制备了氧化石墨烯/碳纳米管环氧树脂复合材料。后通过摩擦仪来检测氧化石墨烯、功能化碳纳米管对复合材料的摩擦性能的影响;对样条进行拉伸性能、热失重性能的检测,并用扫描电镜(SEM)来观察样条断面的形态。结果表明:氧化石墨烯、功能化碳纳米管的添加能够有效地改善复合材料的耐摩擦性能,且材料的拉伸性能得到很好的改善,提高了复合材料的韧性和强度。     

石墨烯-卤化丁基橡胶复合材料的制备方法及应用

正江苏润德医用材料有限公司开发出一种石墨烯-卤化丁基橡胶复合材料制备方法。将表面活性剂加入到氧化石墨烯分散液中反应得到功能化氧化石墨烯分散液;将还原剂加入到所述功能化氧化石墨烯分散液中反应后清洗过滤得到功能化石墨烯沉淀;将所述功能化石墨烯沉淀分散于有机溶剂中得到功能化石墨     

非天然有机折叠体系的研究进展

文章综述了非天然有机折叠体系在国内外的研究进展,折叠物分子可以通过共价键和非共价键的共同作用,自发折叠、组织、聚集形成稳定的二级结构,在离子通道、分子识别、分子器件、分子催化和纳米反应器等方面都有着重要的应用潜能。     

石墨烯/铜酞菁纳米复合材料的制备与表征

利用非共价修饰方法,通过氧化石墨烯(GO)与3位-四异戊氧基酞菁铜(3-CuPc)配合物间π-π堆积作用,制备了GO/3-CuPc复合材料,并采用XRD、FTIR、UV-vis对目标产物进行了表征。结果证明通过π-π堆积作用3-CuPc吸附在氧化石墨烯表面上,成功制备了水溶性的GO/MPc复合材料,为石墨烯基复合材料气敏性研究奠定了良好基础。