石墨烯及石墨烯——银纳米复合材料的制备及性能研究

摘要

采用改进的Hummem法制备氧化石墨,以超声处理获得的水分散氧化石墨烯(GO)为前驱体,在水热条件下以水合肼为还原剂得到无任何分散剂存在的单分散石墨烯悬浮液,并对影响石墨烯分散性能的因素进行了考察。实验结果显示:溶液pH值、GO浓度对石墨烯分散效果影响显著,获得的石墨烯分散体系可稳定存在1年。
　　 以GO悬浮液为原料,采用静电自组装法制备石墨烯薄膜。考察了静电自组装工艺对薄膜生长均匀性和光、电性能的影响;对氧化石墨烯薄膜进行还原处理,考察了不同还原条件对薄膜含氧基团的脱除能力以及透光性和导电性能的影响。结果显示:合适浓度下以氧化石墨烯为前驱体采用静电自组装法可以获得生长均匀、透光性能良好、表面较平整的薄膜,但膜基结合力和导电性能有待于进一步提高。采用抽滤GO及石墨烯悬浮液的方法制备大块导电石墨烯薄膜,以氩气／氢气气氛、600℃处理去除含氧基团,得到了导电性能良好的石墨烯薄膜,96 mL,浓度为0.094 mg／mL的石墨烯悬浮液抽滤膜氢气热处理后方阻为5.1Ω口-1。
　　 分别以氧化石墨烯和石墨烯悬浮液为前驱体,采用水热法和回流法制备石墨烯-银纳米复合物并对抽滤所得薄膜进行氩气／氢气气氛、600℃处理,对银粒子分散效果及复合薄膜导电性能进行了考察。结果显示:银粒子的引入能够有效降低石墨烯片层的堆积；水热条件下以GO悬浮液为前驱体、水合肼为还原剂获得的产物中银粒子分散效果最佳。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 石墨烯的结构

1.3 石墨烯的性质及应用

1.3.1 电学性能

1.3.2 光学性能

1.3.3 力学性能

1.3.4 传感器材料

1.3.5 复合材料

1.3.6 开启超硅时代

1.4 石墨烯的制备方法

1.4.1 物理法

1.4.2 化学方法

1.5 本课题意义、思路及创新点

1.5.1 本课题意义

1.5.2 实验思路

1.5.3 实验创新点

第二章 氧化石墨烯的制备与表征

2.1 实验部分

2.1.1 预氧化石墨的制备

2.1.2 二次氧化

2.1.3 性能检测

2.2 结果与讨论

2.2.1 XRD分析

2.2.2 TEM分析

2.2.3 FT-IR分析

2.2.4 XPS分析

2.2.5 TG分析

2.2.6 Raman分析

2.3 本章小结

第三章 水分散石墨烯的制备与表征

3.1 实验部分

3.1.1 制备均分散GO悬浮液

3.1.2 水热法制备石墨烯

3.2 结果与讨论

3.2.1 氧化石墨XRD分析

3.2.2 氧化石墨XPS分析

3.2.3 水合肼还原产物XPS分析

3.2.4 FT-IR分析

3.2.5 石墨烯XRD结果

3.2.6 影响还原石墨烯分散效果的因素

3.3 本章小结

第四章 石墨烯薄膜的制备及表征

4.1 实验部分

4.1.1 清洗石英基片与烧杯

4.1.2 静电自组装法制备复合薄膜

4.1.3 抽滤法制备薄膜

4.1.4 薄膜气氛还原

4.2 实验结果

4.2.1 UV-Vis分析

4.2.2 薄膜宏观形貌

4.2.3 薄膜SEM分析

4.2.4 还原处理后薄膜透光性能、膜基结合力

4.2.5 还原后薄膜AFM分析

4.2.6 还原后薄膜SEM分析

4.2.7 FT-IR分析还原产物

4.2.8 还原产物XPS分析

4.2.9 Raman分析

4.2.10电学性能

4.3 本章小结

第五章 石墨烯-银纳米复合物的制备及性能表征

5.1.实验部分

5.1.1 以氧化石墨烯为前驱体制备石墨烯-银复合物

5.1.2 以石墨烯为前驱体制备石墨烯-银复合物

5.1.3真空抽滤法制备复合物薄膜

5.2 真空抽滤法制备复合物薄膜

5.3 实验结果

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表论文

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