低温等离子体制备石墨烯及其性能研究

本文以石墨为原料采用改进的Hummers法制备GO,并采用低温等离子体对所制备的氧化石墨烯进行还原得到还原石墨烯。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外(FT-IR)、和X-射线衍射(XRD)等手段对氧化石墨烯及还原石墨烯进行了表征,结果表明GO经过N2、Ar等离子体处理后均得到了有效的还原。     

聚吡咯/氧化石墨烯复合材料的制备及电化学性能研究

分别采用物理球磨混合法、化学原位聚合法和化学原位聚合-还原法制备了聚吡咯/氧化石墨烯混合物、聚吡咯/氧化石墨烯(PPy/GO)和聚吡咯/还原氧化石墨烯(PPy/RGO)复合材料。通过三电极测试其电化学性能(循环伏安、恒流充放电和交流阻抗)。结果表明,通过化学原位聚合法制备的PPy/GO(304. 5 F/g)比电容远高于物理混合(16 F/g)和聚吡咯/还原氧化石墨烯(126. 4 F/g)。化学法原位聚合法制备PPy/GO最佳条件是冰浴条件下和加入表面活性剂对羟基苯磺酸钠。并通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对化学原位制备的PPy/GO组成、结构和形貌进行了表征。     

氧化石墨烯膜的制备方法研究进展

氧化石墨烯(GO)作为一种新型二维材料,在能源、环境、石油化工、生物医药、光电材料、催化等领域有巨大的应用潜能。当氧化石墨烯膜用于分离时,有着与传统膜过程不同的分离机理。氧化石墨烯膜的层间距可以通过制备方法进行调节以实现离子、分子等物质的精确筛分。总结了由氧化石墨烯溶液制备氧化石墨烯膜的主要制备方法,如真空过滤法、旋涂法、浸涂法、静电自组装法等。     

还原氧化石墨烯水溶胶与气溶胶的制备及其应用

以氧化石墨(GO)为原料、铜纳米粒子为还原剂,制备得到三维还原氧化石墨烯水溶胶H;通过冷冻干燥,得到相应的还原氧化石墨烯气溶胶A。以得到的H催化还原对硝基苯酚(4-NP),结果表明,H对4-NP还原有良好的催化性能。     

基于氢碘酸还原氧化石墨烯的研究

在石墨烯的多种制备方法中,我们选用氧化-还原法制备以保留石墨烯上的某些官能团,获得较高的电导率。我们采用改进Hummers法,以高锰酸钾与石墨粉质量比9∶1为原料,浓硫酸为溶剂更安全高效地制备氧化石墨烯(GO),避免高温氧化时大量破坏石墨的面内共轭结构。采用氢碘酸法、氢碘酸乙醇法、氢碘酸乙酸法三种途径来制备还原氧化石墨烯(r GO),比较发现氢碘酸乙酸还原法是温和高效的还原策略,即在一定量乙酸及55%的氢碘酸的混合液中,氧化石墨烯粉末在40℃下还原2d,其电导率达14600S/m,高于其它两法。通过改进氧化还原条件,制备了仅边缘修饰,面内共轭结构几乎无破坏的石墨烯。制备的r GO在邻二氯苯中能够很好地分散,其后用含溴修饰剂对其进行了边缘修饰,引入了可作为反应位点的溴原子。     

不同还原程度的功能化氧化石墨烯的制备与性能研究

通过3-氨丙基三甲氧基硅烷(APS)对氧化石墨烯(GO)进行功能化得到功能化氧化石墨烯(F-GO),再用水合肼对GO进行还原,通过控制还原时间制备出不同还原程度的还原氧化石墨烯(F-r GO)。利用FT-IR、XPS、Raman光谱、TEM、TG对产物的结构、形貌和性能进行表征。结果表明,APS与GO表面的羟基和羧基发生反应,共价接枝到GO表面;随着水合肼还原时间的不断增长,F-GO表面的含氧官能团数量不断下降,并且石墨烯的缺陷程度不断增大,在DMF和丙酮中的分散性更加稳定;此外,还原程度的提高使其热稳定性也有所提高。     

微波法制备还原氧化石墨烯及其在锂硫电池中的应用

采用改进的Hummers法制备了氧化石墨(GO),对GO进行碳酸浸渍后,通过微波固相法剥离其为少层的还原氧化石墨烯(MRGO)。并采用低温原位化学沉积法制备微波还原氧化石墨烯/纳米硫(MRGO/NS)锂硫电池正极复合材料。通过FT-IR、XRD、SEM、TEM、BET对所制备的MRGO和MRGO/NS的微观结构、形貌等进行表征,采用恒流充放电测试和交流阻抗测试对复合材料的电化学性能进行研究。结果表明,通过微波固相法剥离碳酸浸渍后的GO所制备的MRGO为少层的折扇状还原氧化石墨烯,可为锂硫电池的硫和多硫化物提供足够的容纳空间,从而缓解穿梭效应,提高了电极材料的循环性能和倍率性能。     

还原氧化石墨烯对PP结晶和力学性能的影响

采用硼氢化钠对氧化石墨烯(GO)进行还原制备了还原氧化石墨烯(GE),通过熔融共混法制备了还原氧化石墨烯/聚丙烯(GE/PP)复合材料。研究了不同的GE用量对GE/PP复合材料的结晶性能和力学性能的影响。结果表明:随着GE含量增加,GE在PP中的分散性得到改善;GE质量分数增加到2.0%时,复合材料的结晶温度提高了4.4℃,结晶能力提高,拉伸强度提高了12.9 MPa。     

石墨烯/聚吡咯复合物的制备及超级电容性能研究

采用石墨烯/聚吡咯(r GO/PPY)复合物制备超级电容器,以弥补二者各自的不足。采用改进Hummers法制备出氧化石墨烯(GO)。利用水合肼还原法将GO还原后得到r GO,同时采用电化学聚合法制备出PPY。最后,用电沉积法直接在不锈钢网上制备出r GO/PPY复合物。得到的复合材料的比电容为209.04 F/g,显著高于r GO的比电容(52.42 F/g)。另外,循环1 000次后,复合材料的比电容下降18.1%,低于PPY(36.3%)。     

氧化石墨烯的可控还原及表征

采用Hummers修正法制备氧化石墨烯(GO),用壳聚糖(CS)作为“绿色”无毒还原剂,以反应温度和反应时间来控制氧化石墨烯的还原程度。用红外光谱、紫外可见吸收光谱、拉曼光谱和X射线衍射等多种表征手段研究不同还原程度的还原氧化石墨烯的结构与性能。结果表明,改变温度不能有效地控制氧化石墨烯的还原程度;在50℃低温环境下,控制反应时间可以得到不同还原程度的还原氧化石墨烯,为进一步研究不同还原程度还原氧化石墨烯的非线性光学性质奠定了基础。     

GO/Ag纳米复合颗粒的制备及其抗菌性能的研究

采用了改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),并使用绿色环保的还原剂葡萄糖还原银氨溶液中的银氨离子,在没有分散剂的情况下,制备了氧化石墨烯/银纳米复合颗粒(GO/Ag)材料。各项材料学表征表明,制备的GO/Ag纳米复合颗粒中的银纳米粒子在GO片层中分布均匀,没有出现团聚的现象,粒径几乎均一,为40 nm左右。在以金黄色葡萄球菌为模型的抗菌实验中发现,GO/Ag纳米复合颗粒具有很强的杀菌效果,且对金黄色葡萄球菌的抑制性要明显强于GO。     

铁氮掺杂石墨烯的制备及其氧还原性能研究

完美石墨烯不具有氧还原活性,掺杂石墨烯是产生氧吸附活性位、提高氧还原活性的关键。以石墨为原料,通过改进的hummers氧化还原方法得到氧化石墨烯(GO)溶液;以卟啉铁为Fe、N源,进一步制备出高氧还原催化活性的Fe、N掺杂石墨烯。结果发现,随着卟啉铁与石墨烯质量比的增加,其活性先增大后减小,当石墨烯与卟啉铁质量比为1∶4时,具有较高的催化活性。结果表明,合适的掺杂质量比有利于形成更多Fe_3C活性位点,得到较大的比表面积,从而获得高活性的掺杂石墨烯。     

用乳化法制备石墨烯/三元乙丙橡胶复合材料

在氧化石墨烯（GO）存在下,采用溶液-乳化技术制备得到GO/三元乙丙橡胶（EPDM）胶乳,减压蒸馏后加入水合肼原位还原胶乳中的GO,从而得到还原氧化石墨烯（rGO）/EPDM胶乳。复合胶乳经絮凝后进行热压和硫化,最后得到rGO/EPDM复合材料。结果表明,随着乳化的进行,由于EPDM接枝的马来酸酐与GO之间的强相互作用,GO可以自组装吸附到EPDM乳胶颗粒表面,并且在还原过程中rGO没有发生明显的团聚。在制备的rGO/EPDM复合材料中,rGO在整个EPDM基质中均匀分散,并明显提高了EPDM的热导率。     

石墨烯/热塑性聚氨酯薄膜的制备及性能

采用热还原的方法由氧化石墨烯(GO)制备得到还原石墨烯(RGO),并将两种石墨烯与热塑性聚氨酯(TPU)复合制得纳米复合材料薄膜。进而考察了两种纳米复合材料薄膜的导电、导热及力学性能。结果表明:在TPU中加入GO能够得到高导热、低导电的纳米复合材料,而加入RGO则得到高导热、高导电的纳米复合材料;同时,GO和RGO的加入,均能显著提高TPU的拉伸强度和模量。     

原位还原法制备rGO/PSt复合乳液

采用原位还原法,通过强还原剂水合肼将氧化石墨烯/聚苯乙烯(GO/PSt)复合乳液中氧化石墨烯还原成还原氧化石墨烯片层,制备得到还原氧化石墨烯/聚苯乙烯复合乳液(rGO/PSt)。红外光谱(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱(Raman)表征结果表明rGO/PSt复合乳液的成功制备。透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)表征其微观结构,微观条件下rGO吸附或包裹在PSt表面;通过热重(TG)和差示扫描量热仪(DSC)表征可知rGO/PSt复合物的热性能得到一定程度的改善。     

功能化还原氧化石墨烯/天然橡胶导热复合材料的性能研究

采用2-巯基苯并咪唑(防老剂MB,以下简称MB)对氧化石墨烯(GO)进行还原及功能化,同时与采用抗坏血酸(VC)对GO进行还原对比,分别制得MB还原氧化石墨烯(rGO-MB)和VC还原氧化石墨烯(rGO-VC),并采用胶乳共混法制备rGO-MB/NR和rGO-VC/NR复合材料,对其性能进行研究。结果表明:MB成功还原了GO,MB接枝到了GO上;与rGO-VC/NR复合材料相比,rGO-MB/NR复合材料具有较低的Payne效应和较高的结合胶含量,拉伸强度和导热性能均明显提高。     

氧化石墨烯浸轧-还原法制备导电棉织物

采用超声氧化剥离法制备氧化石墨烯（GO），通过浸轧法将GO溶液整理到棉织物上，经过烘干、还原得到还原氧化石墨烯（RGO）整理棉织物。探讨了GO浓度，GO溶液pH、还原条件、浸轧-还原次数等因素对RGO整理棉织物导电性能的影响，采用SEM和Raman光谱对整理棉织物进行表征。研究结果表明，当GO溶液pH=6，质量浓度2.5 g/L，采用质量浓度5 g/L的保险粉于90 ℃对浸轧GO烘干后的棉织物还原30 min，整理棉织物的表面电阻值降低至2220 Ω，经过4次和8次浸轧-还原后棉织物表面电阻值可降低至270 Ω和130 Ω。通过SEM发现RGO能在棉纤维表面形成薄膜并包覆纤维，且随着浸轧-还原次数的增加，棉织物表面沉积的RGO逐渐增多。Raman光谱较好地证实了GO在棉织物表面的沉积，且GO较充分地还原成RGO。通过对整理棉织物的耐洗性能测试发现整理织物的导电耐久性较好。     

聚醚酰亚胺/氧化石墨烯复合材料的制备与性能

利用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),通过溶液共混的方式制备聚醚酰亚胺/氧化石墨烯(PEI/GO)复合材料。采用XRD、FT-IR、AFM、拉伸、TGA等手段对其结构和性能进行研究。结果表明,当氧化石墨烯含量为质量分数0.3%时,复合材料的拉伸强度提高了41.7%;氧化石墨烯的加入,增强了复合材料的电导性和热稳定性。     

还原氧化石墨烯制备方法研究进展

氧化石墨烯表面有大量的官能团,被还原后得到的产物称为还原氧化石墨烯(rGO)。本文综述了近年来氧化石墨烯(GO)还原方法的研究进展,主要包括:化学还原法、电化学还原法、热还原等。     

原位制备GO/PET复合材料的结构与性能

采用溶剂置换法制备了分散均匀的氧化石墨烯(GO)/乙二醇(EG)溶液,进而通过原位聚合法制备了氧化石墨烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯(GO/PET)复合材料,探讨了溶剂置换法对GO在溶剂中分散性能的影响,并研究了GO含量对PET基复合材料结构与性能的影响。结果表明,通过溶剂置换法预处理,再经原位聚合制备的GO/PET复合材料中的GO分散均匀,无明显团聚现象。随着GO含量的增加,复合材料的熔融温度和拉伸强度明显降低,但结晶温度与弹性模量明显提高。当GO含量为0. 01%时,拉伸强度最大,为52. 9 MPa,与纯PET相比,提高了12%;当GO含量为0. 5%时,弹性模量最大,为2 297. 2 MPa,比纯PET相比提高了16%。