剥离法制备石墨烯的研究进展

石墨烯具有载流子迁移率高、热导率大、比表面积大等优点,被广泛应用在光学、电学、材料学以及生物医学等领域。当前,寻求一种低成本、高效率且可大规模工业化生产石墨烯的方法仍然是一个挑战。从剥离机制出发,综述了机械剥离法和液相剥离法制备石墨烯的研究现状,总结了这两种方法的优点及存在的主要问题,并对石墨烯剥离制备技术的发展方向进行了展望。     

液相剥离石墨烯的制备及其电化学性能

在有机溶剂中超声剥离膨胀石墨制备单层和多层石墨烯,对其微观形貌和结构进行表征,采用四探针表征方法考察了溶剂、时间和还原剂对石墨烯电导率的影响,优化了制备工艺参数,分析了石墨烯的性能. 结果表明,以丙酮为分散剂时石墨烯导电率最高,可达219.09 S/cm,石墨烯具有良好的电化学性能,比电容达18.8 F/g,在pH=7的磷酸盐缓冲溶液中,在0.1 V电压下对Pb2+有灵敏的溶出峰,检出限位达0.05 mmol/L.     

液相剥离法制备少层石墨烯及其在去离子水中的摩擦学性能

采用超声直接剥离工艺,在二甲基亚砜中对膨胀石墨进行剥离处理制备出少层石墨烯,并对其结构进行表征和分析。将该少层石墨烯作为润滑添加剂添加到去离子水中,使用MFT-R4000型多功能往复摩擦磨损试验仪对其摩擦学性能进行测试,利用三维形貌测量仪、扫描电子显微镜、能谱仪和X射线光电子能谱等手段分析了磨损表面的形貌、元素组成及典型元素的化学状态。结果表明:该工艺制备出的纳米量级少层石墨烯作为去离子水添加剂,具有良好的减摩抗磨性能,并使摩擦副在去离子水润滑下的磨损机理发生改变,由黏着磨损和严重的腐蚀磨损转变为以磨粒磨损为主,但伴随轻微的电化学腐蚀磨损。其主要原因是少层石墨烯片层在磨损表面形成的吸附或沉积膜、少层石墨烯的层间滑动以及磨损表面生成的摩擦化学反应膜共同作用。     

聚合物辅助液相剥离制备石墨烯的机理研究进展

液相剥离法因为有望实现高品质石墨烯的宏量制备而备受关注.与纯溶剂剥离和小分子表面活性剂辅助的液相剥离相比,聚合物辅助的液相剥离不仅可以使用低沸点的溶剂,而且所得石墨烯分散液浓度高、稳定性好.对聚合物辅助液相剥离制备石墨烯的机理进行了综述,特别是基于界面相互作用的剥离机理和基于空间排斥作用的稳定机理,并对聚合物辅助液相剥...     

氧化石墨烯剥离方法的研究进展

用石墨制备氧化石墨是大规模合成石墨烯的起点,也是实现石墨烯大量制备的有效方法之一。目前。制备氧化石墨的工艺相对成熟,而有效剥离出不同尺寸的石墨烯以满足不同的需求,还存在诸多技术难点需要突破。本文着重介绍了氧化石墨烯剥离方法的研究进展,包括热膨胀剥离、超声剥离、机械剥离、静电剥离、低温剥离等方法;最后展望了氧化石墨烯研究工作的发展前景。     

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。     

三辊剥离法制备环氧树脂／石墨烯微片导电复合材料研究

本文采用三辊剥离法原位制备了环氧树脂（EP）／石墨烯微片（GNPs）复合材料,并研究了其导电性能。实验结果表明：剥离法所得EP／GNPs复合材料导电渗滤阈值（2wt％）远小于超声法（6wt％）;阻剥离效果受母料浓度影响,当母料浓度为8wt％时效果最佳。     

石墨烯初探之一——石墨烯及其机械剥离法制备

石墨烯是一种由碳原子以SP2杂化轨道组成的蜂窝状晶格的平面结构,是一种二维材料。自2004年英国曼彻斯特大学首次由石墨制得以来,石墨烯一直是凝聚态物理学的一个重要研究方向。石墨烯具有许多奇特的物理性质,如特殊的量子霍尔效应,其中电子无有效质量等。在应用领域,石墨烯具有超强的硬度和好于目前所有材料的导电性,受到了人们的广泛关注。本文以机械剥离法制备石墨烯和石墨烯表征为主。主要是通过撕胶带法在SiO2/Si衬底上制备不同层数的石墨,利用光学显微镜和Raman光谱仪验证了石墨层数,并初步了解了不同层数石墨在Raman光谱中的特征。     

乙醇提高水/表面活性剂体系对石墨烯剥离效率的研究

本研究采用液相剥离法以水/乙醇/表面活性剂三元体系为介质剥离石墨烯。当混合溶剂中乙醇的体积分数在50%左右时,石墨烯的浓度达到最大值。石墨烯剥离效率的提高归因于乙醇对溶剂表面能的降低,以及表面活性剂与石墨烯之间的疏水作用力。采用透射电子显微镜、原子力显微镜、拉曼光谱及X射线光电子能谱等对石墨烯的形貌及结构进行了表征。结果表明剥离所得的石墨烯大多数为缺陷很少的少层石墨烯。研究将为石墨烯的绿色高效制备提供一些借鉴。     

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...     

聚丙烯微波辐照固相接枝改性研究

采用微波辐照技术在聚丙烯(PP)上接枝马来酸酐(MAH),研究了反应时间、PP粒径、过氧化苯甲酰含量、PP溶胀时间、MAH含量、苯乙烯用量等对接枝率和接枝效率的影响,利用化学分析和红外光谱分析(FTIR)对接枝聚丙烯(PP-g-MAH)进行了分析和表征.结果表明,溶胀PP经微波辐照5 min即可实现MAH在PP上的接枝聚合,接枝率最高达到2.1%.     

微波辐射制备椰壳活性炭的研究

以海南椰子壳为原材料,氯化锌作活化剂,采用微波辐射加热制备了活性炭。研究了微波功率、辐射时间、浸泡时间和ZnCl2质量分数对活性炭吸附性能与产率的影响。通过正交实验优化制备条件,在微波功率800 W、辐射时间9 min、浸泡时间48 h、ZnCl2质量分数50%的条件下,所制得的椰壳活性炭样品碘吸附值为1258.34 mg/g,亚甲基蓝吸附值为200.00 mL/g,产率为32.46%,BET比表面积为1395.46 m2/g,总孔容0.7021 cm3/g,孔径集中分布在4～9 nm范围。     

微波加热制备纳米ZnO粉体及其表征

以硝酸锌和氢氧化钠为原料,三乙醇胺为表面活性剂,采用微波加热沸腾回流,在不同的反应条件下制备出了平均粒径为25～80nm的纳米级ZnO粉体。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及粒度分布仪等测试手段,对产品的物相、形貌和粒度分布进行了表征。实验结果表明,利用微波加热制备出的纳米ZnO粉体结晶性能良好,粒径大小均匀;三乙醇胺的加入,明显地改变了氧化锌的结晶行为,晶体形貌由原来的棒状变为准球形,粒径减小到纳米级。     

利用微波介电加热和微波干燥水解法制备TiO2微粒

利用微波介电加热和微波干燥条件下TiCl4直接水解的方法制备出平均尺寸为40m,粒径分布窄,均为球形且形态均一,团聚较少,金红石型的TiO2纳米粒子,其内部品粒平均大小为17nm。而传统加热和干燥条件下形成的纳米微粒平均为60nm,粒经大小不均一,形态较不规则,团聚严重。微波加热和干燥方法具有清洁、快速均匀高效、环境友好的优点,推广前景良好。TiCl4水解法经济便利,适于工业化生产。     

微波加热及其在陶瓷材料中的应用

微波加热制造陶瓷材料是近几年才开始应用于陶瓷材料研究与制造的最新技术。本文介绍了有关微波加热制造陶瓷材料的研究现状及重要成果，提出辽一技术进一步研究和推广应用亟待解决的问题。     

柠檬酸微波加热法合成纳米二氧化锡

以SnCl4·5H2O为原料,用柠檬酸微波加热法制备了金红石结构的纳米SnO2粒子。用DSC、TGA、XRD、TEM和IR等技术对SnO2粒子进行了表征。结果表明,焙烧温度、金属与柠檬酸摩尔比对粒径影响较大,而焙烧时间、微波加热时间对粒径影响较小,对结晶度影响较大;在600℃,Sn4+与柠檬酸的摩尔比为1∶2时,制备的SnO2粒子平均晶粒尺寸为17.4nm,平均颗粒尺寸为22nm。     

磷酸活化微波辐照花生壳制备活性炭

以花生壳为原料、磷酸为活化剂,微波加热制备活性炭。研究了活化剂浓度、料液比、微波功率、活化时间对活性炭吸附性能及收率的影响。采用单因素实验,以活性炭的亚甲基蓝脱色力为考察指标,确定了微波辐照花生壳制备活性炭的最佳工艺条件为：活化剂浓度为40%,料液比为1∶3,微波功率为462 W,活化时间为20 min。     

微波加热水玻璃制备多孔轻质隔热材料

传统的泡沫玻璃是在废玻璃中加入发泡剂以760℃以上发泡制的,此方法不仅耗能大、污染重,而且泡沫玻璃耐热温度过低（T≤450℃）。在不添加任何发泡剂下,微波直接加热水玻璃（Na₂O₃.2SiO₂）发泡制备低密度泡沫保温材料;成型的泡沫材料以强酸H⁺置换Na⁺,泡沫材料的耐温由450℃提高到1000℃;新工艺降低能源消耗,提高了耐热温度。水玻璃添加少量硅酸铝纤维,不仅能改善泡沫保温材料的隔热性能,同时提高材料的力学性能。水玻璃模数为3.2,硅酸铝纤维含量为1.35%时,保温材料的导热系数为0.064Wm^-1K^-1;保温材料的抗压强度最高可达0.64MPa。