分段取样法研究改进Hummers法制备GO结构特性及其机理

氧化石墨烯(GO)制备过程调控及机理研究对其性能及其功能化改性具有重要意义。本文基于改进Hummers法制备GO，采用分段取样法提取主要阶段的中间产物；利用SEM、Raman光谱以及XRD、FTIR、XPS等检测手段表征分析各阶段产物的微观形貌、结构和成分，以探究GO制备机理，并采用TEM对最终制备的GO进行形貌表征观察，探究各阶段反应对GO制备的影响规律，以实现对GO氧化程度和结构的调控。研究结果表明：在浓H₂SO₄/KMnO4混合体系中，使用单一的浓H₂SO₄无法对石墨进行插层与氧化，KMnO₄是石墨氧化的必要条件；氧化阶段会形成大量的含氧官能团，导致石墨层间距进一步扩大。GO-1到GO-5阶段，氧化石墨的C/O从7.23降到2.03，氧化石墨片层间距从原始石墨的0.344nm增加到0.815nm，研究成果为GO的进一步改性与应用提供数据及理论支持。