氧化石墨烯/碳纳米管/海藻酸钠复合材料的制备及性能研究

摘要

氧化石墨烯(Graphene Oxide，GO)、碳纳米管（Carbon Nanotubes，CNTs）均因其独特的结构、巨大的比表面积受到广泛的关注。氧化石墨烯薄片边缘到中央呈现亲水至疏水的性质分布，呈现两亲性性质，同时氧化石墨烯能够与碳纳米管很好的结合，可以作为碳纳米管的分散剂。海藻酸钠(Sodium Alginate，SA)是一种天然生物高分子，以 SA为原料制备的纤维展现出优异特性，但其力学性能欠佳，碳纳米粒子的加入可以改善材料的性能。本论文以氧化石墨烯/碳纳米管为主体，探究纳米粒子间的相互作用及对聚合物的影响，制备了GO/CNTs/SA复合材料，并对其性能进行研究。
　　1．超声分散法制备了不同CNTs含量的GO/CNTs复合溶液，利用旋转流变仪对复合体系的流变特性进行了研究。GO/CNTs复合溶液表现出典型的切力变稀现象，属于假塑性流体。GO片层与CNTs间形成三维空间网络结构，对GO溶液的流变性能具有重要影响。CNTs的引入降低了GO溶液对NaCl的敏感性，并弱化了分形结构的形成。
　　2．采用溶液共混的方法制备不同纳米粒子含量的GO/CNTs/SA溶液，利用旋转流变仪对进行流变研究。结果表明，GO/CNTs/SA复合溶液表现出典型的切力变稀行为，属于假塑性流体，GO/CNTs的加入没有改变体系的流体类型。Cole-Cole曲线图表明GO/CNTs在溶液中具有良好分散性。湿法纺丝制备GO/CNTs/SA复合纤维，纤维拉伸测试表明GO/CNTs的协同作用提高了SA的力学性能。
　　3．制备GO/CNTs/SA复合凝胶球，并测试了对MB和MO的吸附性能。实验数据表明，GO/CNTs构建的三维空间多孔结构对MO有较大的影响，对MB的影响不大。吸附等温线均能用Langmuir和Freundlich方程描述。解吸附结果表明，MB和MO分别在强酸性、强碱性条件下解吸附百分率较高。GO/CNTs/SA复合凝胶球在水溶液中可以稳定存在，多孔结构提高了对染料的吸附率，可以作为一种环境友好型的吸附剂去除水溶液中的染料。

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引言

第一章 文献综述

1.1碳纳米管简介

1.2氧化石墨烯简介

1.3海藻酸钠简介

1.4纳米复合材料的制备及研究进展

1.5本论文的研究目的和内容

第二章 GO/CNTs复合溶液的制备及性能

2.1前言

2.2实验部分

2.3结果与讨论

2.4本章小结

第三章 GO/CNTs/SA复合溶液的粘弹特性及纺丝行为

3.1前言

3.2实验部分

3.3结果与讨论

3.4本章小结

第四章 GO/CNTs/SA复合凝胶球的制备及吸附性能

4.1前言

4.2实验部分

4.3结果与讨论

4.4本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间的研究成果

致谢

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