RESS制备石墨烯纳米片及防止其再团聚的新方法

本文以天然鳞片石墨为原料,利用超临界状态下二氧化碳的快速膨胀（RESS）来剥离石墨产生石墨烯纳米片。电子显微镜（SEM）表征证实RESS可有效地实现石墨的剥离,并产生了一些石墨烯纳米片层。同时,为了解决再团聚难题,提出利用碳纳米管在产生石墨烯纳米片间穿层的方法和利用小分子包覆法来防止其再团聚,实验证实都起到良好的效果。     

N-甲基吡咯烷酮与正丁醇液相剥离制备高浓度石墨烯

采用N-甲基吡咯烷酮(NMP)与正丁醇(NBA)二元溶剂体系液相剥离法制备石墨烯,探究高浓度、高质量石墨烯的制备条件,通过比较不同体积比溶剂对石墨的剥离效果,得出最佳剥离体积比为V(NMP)∶V(NBA)=1. 5∶1。通过正交试验得到初始石墨质量浓度对剥离后石墨烯的浓度影响最大,超声功率、时间、温度次之。结果表明,初始石墨质量浓度为10 mg/mL时,制备的石墨烯80%以上为少层石墨烯,结构完整,片层大小最大可达到3~4μm,石墨烯溶液质量浓度最高达到7. 2 mg/mL。该体系制备的石墨烯产率与片层大小比以往文献的报道均有大幅度提高。     

离子液体改性膨胀石墨制备硅橡胶复合材料

采用离子液体改性球磨膨胀石墨(Milled IL-EG)作为填料,成功制备离子液体改性膨胀石墨/硅橡胶(SR)复合材料。通过X射线衍射仪(XRD),扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）等表征方法研究离子液体(1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸,[BMIM]PF6)改性球磨膨胀石墨对复合材料电学和热学性能的影响。结果表明膨胀石墨(EG)经离子液体改性后,成功被机械剥离成单层结构的石墨烯,石墨烯表面能够吸附离子液体。改性的石墨烯能均匀分散在硅橡胶复合材料中,更易形成导电网络,复合材料的导电性能显著提高。     

石墨剥离制备石墨烯的研究进展

石墨烯是一种具有二维平面结构的碳纳米材料,特殊的结构决定了它具有许多优异的物化性能。近年来,人们在以石墨为原料制备石墨烯方面取得了积极的进展,为石墨烯的基础研究和下游应用开发提供了原料保障。以石墨为原料制备石墨烯是最为经济简单的方法。本文对近3年来以石墨为原料制备石墨烯的6种方法(化学氧化-还原法、溶剂热法、液相剥离法、电化学剥离法、球磨法以及超临界流体剥离法)作了综述并讨论了各方法的优缺点。     

水热剥离法制备氧化石墨烯及其结构性能与应用

基于水热剥离法,以膨胀石墨为原料和阳离子表面活性剂为插层剂制备出氧化石墨烯。利用X射线衍射、红外光谱、拉曼光谱、热失重法和冷场扫描电镜等表征了水热处理后的膨胀石墨的晶体结构、表面官能团和形貌等,并初步研究了处理后的膨胀石墨对聚乙烯醇(PVA)薄膜的力学增强作用。结果表明:阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵对膨胀石墨的剥离效果最好,97.6%的膨胀石墨形成了非晶的剥离层,即无规分散的氧化石墨烯片层,1.8%的膨胀石墨经插层剂处理后层间距增大,形成插层结构;添加质量分数为1.0%的经阴离子表面活性剂处理的膨胀石墨即可明显提高PVA薄膜的拉伸断裂强度。     

超临界CO_2流体剥离膨胀石墨制备石墨烯

以膨胀石墨为原料,利用超临界CO_2流体的方法,在高温高压的条件下,通过插层剥离膨胀石墨然后快速卸压来制备石墨烯。研究了超声时间、反应时间、反应温度和压力对石墨烯产率的影响;利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及透射电子显微镜对膨胀石墨及所制备石墨烯进行结构和形貌表征,通过四探针测试仪对石墨烯的电导率进行测试。结果表明:采用超临界CO_2流体的方法制备石墨烯的最佳工艺为:超声时间为2 h,反应时间为3 h,反应温度为60℃,压力为14 MPa;制备出层数在10层以内石墨烯,石墨烯片层大小为15μm左右,厚度为5 nm左右;石墨烯的平均电导率在105 S/m左右。     

定向制备不同尺寸的3D掺氮石墨烯及其表征

利用改进的Hummers方法经冷冻干燥制备氧化石墨(GO),通过温和磁力搅拌、普通超声和大功率超声3种剥离方式,经一步水热法合成了3D掺氮石墨烯。通过FT-IR、XRD、FESEM、EDS、Raman、XPS、TGA、AFM对样品的微观形貌和结构进行表征。结果表明,通过不同的剥离方式可以得到不同形貌、不同尺寸、不同厚度、不同掺氮含量的掺氮石墨烯。温和磁力搅拌不会对片层结构有较大破坏,可制备微米级大尺寸掺氮石墨烯,厚度约为1.1 nm。在普通超声下,掺氮石墨烯片层开始产生孔状结构,厚度约为0.8 nm。在大功率超声波的空化效应作用下,片层剥离程度较普通超声更为明显,更易形成较小尺寸的3D多孔网络结构,厚度约为0.6 nm。     

氧化石墨烯/钒钛酸复合材料的制备及湿敏性能研究

通过Hummers法制备氧化石墨后进行超声分散,得到分散均匀的氧化石墨烯(GO)分散液,物理复合滴涂制备氧化石墨烯/钒钛酸薄膜并对其感湿性能进行了研究,并通过交流与直流方法对其感湿机理进行了深入探究。结果表明:氧化石墨烯/钒钛酸复合膜的湿敏性能优于氧化石墨烯和钒钛酸单层膜,该湿敏薄膜的湿滞为8.3%RH,灵敏度变化2个数量级,响应时间为8 s,还原时间为10 s,曲线线性度良好。材料在低湿阶段主要表现为电子导电,中高湿阶段为电子导电和离子导电同时存在,高湿阶段主要表现为离子导电。     

超临界乙醇体系中石墨烯剥离技术的工艺研究

以超临界乙醇为介质剥离石墨制备了石墨烯,考察了实验条件对石墨烯收率的影响。当石墨/乙醇质量浓度为0.32mg/mL,温度为250℃,压力为26 MPa,反应时间为0.5 h时,石墨烯的收率为12.49%。在该实验条件下,经过6次反复冷热循环过程后,石墨烯的收率达到最大为21.32%。采用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)及拉曼光谱(Raman)等技术对石墨烯样品进行表征,TEM分析结果表明,超临界法可剥离得到薄层石墨烯;XRD和拉曼分析结果表明,由该方法可以得到结构缺陷较少的优质石墨烯。     

3D多孔石墨烯薄膜的制备及其表征

以天然鳞片石墨为原料,采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯,用水合肼还原法制备了石墨烯,通过模板法制备了3D多孔石墨烯薄膜,使孤立的石墨烯片层结构有效地联接起来,组成空间互联网络结构,从而构建了电子、热能和载荷有效传输的通道,3D结构的建立有效地提高了石墨烯基多孔材料的导电性能。     

石墨烯/硅橡胶导电复合材料的制备及性能研究

以甲基乙烯基硅橡胶(MVQ)为主体材料、石墨烯为导电填料,制备石墨烯/MVQ导电复合材料,研究石墨烯品种和用量对复合材料物理性能和导电性能的影响。结果表明:石墨烯LKR6963的剥离程度较高、片层较薄、缺陷较少,易在硅橡胶基体中形成导电网络,提高复合材料的导电性能;随着石墨烯LKR6963用量的增大,复合材料的硬度和拉伸强度明显增大,体积电阻率逐渐减小。     

低温热剥离制备石墨烯及其电化学性能研究

以石墨为原料,采用改进的Hummers法制备了氧化石墨,300℃下热剥离氧化石墨制备得到石墨烯.采用红外光谱、扫描电镜表征了石墨烯的还原程度及形貌结构,运用循环伏安、恒流充放电等测试方法研究了石墨烯的电容性能.结果表明:石墨烯片层之间被充分剥离开来,拥有一定的孔道结构.在1 mol·L-1的硫酸电解液中,石墨烯制备的电...     

共轭离子液体剥离改性石墨烯的制备及其导电应用

合成了一种共轭离子液体1-甲基-3-(9-蒽甲基)咪唑六氟磷酸盐([MAIM]PF_6),将其与常规离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([BMIM]PF_6)以及多层石墨片混合后,通过微波及超声处理制备离子液体修饰的少层石墨烯;将少层石墨烯与聚醚酰亚胺(PEI)进行复合,制备石墨烯/PEI复合膜。结果表明:合成产物确定为[MAIM]PF_6;少层石墨烯厚度约为5 nm,离子液体没有破坏石墨烯片层结构;石墨烯在PEI基体中分散性好,当石墨烯质量分数为5%时,石墨烯/PEI复合膜的电阻率为2.14×10~5Ω·cm,加入石墨烯可以显著改善PEI的导电性。     

电化学阴极剥离制备少层石墨烯及其微型超级电容器

以石墨为原料高效、绿色、低成本制备少层石墨烯,对石墨烯的规模化生产和应用具有非常重要的意义。电化学阴极剥离法是一种高效制备少层石墨烯的方法,但已有的报道均采用有机溶液体系,成本高且不够绿色环保。开发了一种绿色的水溶液电化学剥离方法,在6 mol·L^-1 KOH溶液中,将石墨作为阴极进行快速剥离制备出少层石墨烯。获得的少层石墨烯具有含氧量低[1.27%(质量)]、缺陷少(I_D/I_G < 0.035)、片径尺寸为5~10 μm、高电导率(大于200 S·cm^-1)以及良好溶液可加性等特点。基于此,采用叉指型掩模板辅助过滤的方法可以高效制备出图案化石墨烯基平面微电极,在硫酸-聚乙烯醇凝胶电解液中,构筑的准固态微型电容器在没有金属集流体存在的情况下,表现出高扫描速率,达到了100000 mV·s^-1,弛豫时间常数低至24 ms;以1-乙基-3甲基-咪唑双(三氟甲基磺酰基)亚胺和双(三氟甲基磺酰基)亚胺锂盐的混合液为电解液,所构建的微型超级电容器的工作电压达4.0 V,体积能量密度为113 mW·h·cm^-3,远高于目前报道的微型超级电容器的电化学性能(<50 mW·h·cm^-3)。     

超临界CO2剥离法制备石墨烯的过程强化研究

石墨烯因其独特的二维结构和优异的物理性能在众多领域中引起了广泛的关注,高质量石墨烯的制备是实现其应用价值的前提。尽管目前石墨烯的制备方法较多,但是开发绿色、低成本、规模化制备方法的道路仍然充满挑战。物理法剥离石墨能够实现高结晶石墨烯的制备,特别是超临界CO₂流体具有廉价、绿色、稳定、易分离且可重复利用的优势,在石墨烯制备上展现出巨大的应用潜力。以超临界CO₂制备石墨烯为出发点,梳理了近年来超临界CO₂法剥离石墨制备石墨烯的研究进展,重点阐述了制备过程中的强化剥离手段,期望对未来石墨烯材料的制备提供思路。     

低成本石墨烯基高导热厚膜的制备及其表征

石墨烯具有优异的导热性能,在半导体器件等领域具有广阔的应用前景。针对低成本高散热能力的应用需求,本文利用低成本的物理剥离法制备的石墨烯为主要原料,添加少量氧化石墨烯制备了具有良好导热性能的厚石墨烯膜。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、拉曼光谱仪、X荧光发射光谱仪、激光闪射法等方式详细表征了所制备的石墨烯导热膜。结果表明:石墨化处理能够很好的提升导热膜中炭的有序程度,制备的导热膜具有良好的热导率,厚度为30μm与130μm的热导率分别为423Wm^(-1)K^(-1)和375Wm^(-1)K^(-1)。该方法制备的导热膜热导率随厚度的增加变化较小,具有良好的应用前景。     

一种高导电橡胶复合材料及其制备方法

由北京化工大学申请的专利(公开号CN103289138A,公开日期2013-09-11)"一种高导电橡胶复合材料及其制备方法",涉及的高导电橡胶复合材料制备方法为:首先通过在氧化石墨烯表面镀银制得高导电填料,然后将其与橡胶水乳液共混使镀银氧化石墨烯以单片层或极少量纳米片层分散在橡胶基体中,再采用原位热压还原方法将氧化石墨烯还原为石墨烯,形成石墨烯片层包裹胶乳粒子的网络结构。这种高导电橡胶复合     

Ag层沉积速率对SnO2/Ag/SnO2三层膜透明导电性能的影响

以射频磁控溅射方法在两种沉积速率下(0.065和0.750 nm/s)制备单层Ag膜,研究了沉积速率对Ag膜结构的影响。以同样的两种速率制备Ag层,并变化Ag层厚度,研究了制备的SnO_2/Ag/SnO_2 3层膜的透明导电性能。结果发现:高速沉积的Ag膜晶粒粗大、表面粗糙度低,也即其结晶性更好且易于连续成膜,该结果很好地解释了当Ag层膜厚较薄时(6 nm),高速沉积Ag层制备的SnO_2/Ag/SnO_2 3层膜表现出更高的品质因子。当Ag层膜厚较厚时(6 nm),低速沉积Ag层制备的3层膜的品质因子更高,并且在Ag层厚度为8 nm时获得的最高的品质因子(4.73×10~(-2)/Ω),大于Ag层高速沉积且膜厚为6 nm时,获得的最高品质因子(3.45×10~(-2)/Ω),这可能与Ag层较厚时,粗糙表面的Ag层表现出更高的透光性有关。     

抗坏血酸在石墨烯修饰电极的电化学行为研究

以300目鳞片状石墨为原料,采用Hummers法制备氧化石墨并用电化学还原法制备石墨烯修饰电极,分别用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)对石墨,氧化石墨,氧化石墨烯和石墨烯的结构进行了表征。并以石墨烯修饰电极作为电极,用循环伏安法测试了其在含有一定浓度抗坏血酸的磷酸氢二钠-柠檬酸溶液中的电化学行为,选择了测试的最佳条件。在最佳实验条件下,采用计时电量法、OCPT(开路电位)测试抗坏血酸的电化学行为。实验结果表明,抗坏血酸的电化学氧化是单电子的反应,扩散系数D=3.24×10-6cm2·s~(-1),反应速率常数k0=3.78×10-6cm·s~(-1),电荷传递系数β=0.310。     

超薄片层石墨和多层石墨烯的真空剥离法制备及微区分析

用真空剥离法,对钢铁冶炼炉渣中的蠕虫状石墨进行处理,所得样品经过TEM微区分析,证明是一类沿C轴堆垛的多层石墨片层,其中也包含有多层石墨烯。同时说明,采用人造石墨和真空剥离法,是一种制备超薄片层石墨和多层石墨烯的可行方法,进一步可以作为用天然或人造矿物来制造二维材料的前驱处理技术。