石墨烯的制备及其性能表征

采用Hummers法制备了氧化石墨,并通过高频超声分散得到氧化石墨烯悬浮液,通过水合肼还原制备了石墨烯。利用傅里叶红外透射光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TG)等测试方法对石墨、氧化石墨以及石墨烯的结构组成、微观形貌和耐热性进行了分析。结果表明:氧化石墨被还原成石墨烯后,含氧基团基本被去除,片层尺寸缩小,晶体结构的强度和完整度有所下降,热稳定性增加。     

封闭异氰酸酯功能化石墨烯及其聚氨酯复合材料

将甲乙酮肟(MEKO)与甲苯二异氰酸酯(TDI)进行反应,制备了半封闭TDI(b-TDI)单体,利用该b-TDI单体对氧化石墨(GO)进行处理,最后用水合肼还原得到表面含封闭NCO基团的功能化石墨烯(bi-G);将bi-G添加到由聚己二酸丁二醇酯(PBA2000)与异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)等制备的水性聚氨酯(WPU)预聚体中,加水分散后得到bi-G/WPU分散液。并采用红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)和热重分析(TG)对产物进行表征。结果表明,石墨成功地被氧化成氧化石墨烯,并且实现了异氰酸酯的改性,同时也表明,改性后的氧化石墨烯被充分地还原;bi-G被稳定分散到WPU胶束中;bi-G的引入明显改善了聚氨酯材料的热稳定性,特别是经过热处理后,bi-G/WPU复合材料的耐热性进一步提升。     

氧化石墨烯的制备与表征

本文采用改良的Hummers法制备了氧化石墨,经过超声剥离得到单分散的氧化石墨烯,以硼氢化钠为还原剂还原为石墨烯。采用元素分析方法测定其氧化程度,X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)等手段分析石墨烯的结构、表面官能团、热稳定性和表面微观形貌等。从红外分析结果上可看出,氧化石墨片层上存在大量的含氧官能团如羟基、羧基、羰基、环氧基等,这些极性官能团的存在使得氧化石墨具有很好的亲水性能。     

化学氧化法合成氧化石墨及其陶瓷复合材料

基于Hummer化学氧化法,以不同纯度的石墨为原料,在氧化阶段改变氧化剂(KMnO4)的添加速率,研究了氧化石墨的制备及其结构形成。结果表明:石墨原料纯度及氧化剂添加速率对氧化石墨结构有重要影响。以高纯度石墨为原料,在合适的添加速率下制备出的氧化石墨具有高的结晶性和纯度。扫描电镜观察制得的氧化石墨呈片层结构,厚约50nm。X射线分析显示对称氧化石墨(002)强衍射峰,无残留石墨峰和其它杂质峰。红外光谱分析氧化石墨含—OH,C=O,C—O等含氧基团。Ar气氛下对氧化石墨进行热解,产物为石墨烯。将制得的氧化石墨引入聚硅氧烷中,经交联和热解制出具有层状复合结构呈一定取向分布的石墨烯和硅氧碳陶瓷复合材料。     

膨胀石墨与纳米分离技术

天然石墨鳞片经化学法进行插层后,形成一种层间化合物,在高温下,层间化合物会因热分解而使石墨层间沿着垂直方向膨胀数百倍,而形成一发泡碳材料,这种材料称为膨胀性石墨.膨胀性石墨是由纳米石墨薄片组成.纳米石墨薄片是以高度规律之石墨层堆叠而成,厚度约20～50 nm.再进一步使用纳米分离技术将纳米石墨薄片分离,并分散在树脂之中形成特殊的纳米石墨薄片复合材料.同时,探讨了几种物理法的纳米分散技术,以及用于分离纳米石墨薄片之原理.     

氧化石墨烯/聚偏氟乙烯复合膜研究

采用Hummers法合成氧化石墨,通过超声分散法获得氧化石墨烯,并使用溶剂蒸发法制备了氧化石墨烯/聚偏氟乙烯复合膜。采用透射电子显微镜(TEM)、红外光谱(FTIR)以及X射线衍射(XRD)对氧化石墨烯的形貌和结构进行分析,对复合膜进行扫描电子显微镜(SEM)、机械性能以及导热系数的分析测定。结果表明,本实验中制备的氧化石墨烯含有大量的含氧基团;氧化石墨烯能够均匀的分散在复合膜中,并且会增加复合膜的机械性能和导热性能。复合膜的导热系数随w(氧化石墨烯)的增加而呈现先增大后减小的趋势,当w(氧化石墨烯)为0.4%时,导热系数达到最大值。     

原位聚合制备聚苯乙烯/石墨薄片纳米复合导电材料

利用超声波粉碎方法将膨胀石墨加工成纳米级厚度的石墨薄片,该石墨薄片厚度为30nm～80nm。通过原位聚合方法使纳米石墨薄片均匀分散于苯乙烯基体中。由于纳米级厚度的石墨薄片具有极大的形状比,它在聚合物基体中形成导电网络具有明显优势。所制备的聚苯乙烯/石墨薄片纳米复合导电材料的渗透滤阀值低于1 0wt%,远低于用普通石墨填充制备的复合材料的6 0wt%。     

石墨烯/聚氨酯复合涂层的制备与性能研究

采用石墨为原料,以Hummers法制备了氧化石墨,再经过超声剥离获得氧化石墨烯(Y-1),然后用半封端的聚氨酯改性Y-1,得到改性氧化石墨烯(Y-2),通过水合肼还原Y-1,得到石墨烯(G-1)。用红外光谱仪、X射线衍射仪、粒度仪、拉曼光谱仪、透射电镜、扫描电镜等考察了所制石墨烯的结构和性能。将它们分别作为填料与水性聚氨酯制备了光固化的石墨烯/聚氨酯复合涂层。利用光学接触角仪、电子拉力机、热重分析仪、导热仪等研究了不同填料对涂层水接触角、力学性能、热稳定性和导热性能的影响,并用扫描电镜观察了涂层的形貌。结果表明:相比由石墨作填料制备的涂层,所制填料均增强了涂层的导热性、热稳定性、拉伸强度和断裂伸长率,水接触角增大,尤以G-1提升效果最明显。     

PP/POE/石墨烯纳米复合材料的结构及性能研究

通过熔融混合法,将热还原氧化石墨/PP-g-MA母料添加到非极性聚烯烃共混物PP/POE中,制备得到石墨烯以很少片层堆积在非极性聚烯烃共混物中的纳米复合材料。X射线衍射和透射电镜分析表明热还原氧化石墨在PP/POE中分散较好。因而热还原氧化石墨对体系的结晶具有较好的成核作用,同时赋予其良好的电学性能,导电逾渗阈值为1.5%。此外,复合体系的热稳定性能显著提高。     

改进Hummers法化学合成石墨烯及其表征

以天然鳞片石墨为原料,首先采用改进的Hummers法合成氧化石墨前驱物,再将其用硼氢化钠还原制备得到石墨烯纳米材料,采用FTIR、XRD、TEM、SEM对氧化石墨和石墨烯进行了结构与形貌分析。结果表明,制备的氧化石墨的氧化程度较高,含有大量的含氧极性基团,如羟基、羧基、醚基等;石墨烯为二维纳米薄层片状结构,边缘有皱褶起伏。