纤维素/石墨烯复合材料微结构调控及其结构表征

摘要

本文使用变温傅里叶变换红外(FTIR)、变温X射线衍射(XRD)研究并对比了离子液体再生纤维素和NaOH/Urea低温溶解再生纤维素升温过程中的物理结构的变化，利用自制的离子液体(ILs)以及纤维素纳米晶(CNC)分别使用绿色的离子液体法、水相法制备了纤维素/石墨烯(graphene)复合材料并使用傅里叶变换红外、差式量热扫描仪(DSC)、拉曼(Raman)、紫外吸收光谱(Uiv-s)、扫描电子显微镜(SEM)表征了复合材料的微结构，探究了纤维素对氧化石墨烯的还原性。主要研究内容如下:
　　1、制备离子液体及NaOH/Urea低温体系再生纤维素薄膜，X射线衍射和傅里叶变换红外结果表明离子液体再生纤维素为无定形态而NaOH/Urea低温溶解再生纤维素具有纤维素晶型Ⅱ的特点。运用变温红外技术确定了无定形再生纤维素的玻璃化转变温度。通过研究变温X射线衍射峰位置的偏移，考察了升温过程中NaOH/Urea低温溶解再生纤维素Ⅱ晶体结构中不同晶面的热稳定性。
　　2、合成两种咪唑类氯盐离子液体，以离子液体为绿色介质，一步法复合还原制备出既具有一定生物降解性又具有一定导电性能的纤维素/石墨烯复合材料。傅里叶变换红外、紫外吸收光谱以及拉曼光谱证实纤维素与石墨烯复合过程中发生了原位还原，扫描电子显微镜表明制备的纤维素/石墨烯复合材料分散均匀。
　　3、以水为绿色介质，将水分散的纤维素纳米晶与氧化石墨烯(GO)共混成膜制备纤维素纳米晶/石墨烯复合材料。差式量热扫描仪以及变温红外证实纤维素纳米晶的存在促进了氧化石墨烯的还原，扫描电子显微镜表明纤维素纳米晶与氧化石墨烯共混形成了一种插层结构，这种插层结构的存在促进了纤维素在石墨烯中的分散。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 纤维素

1．2．1 纤维素的来源

1．2．2 纤维素的合成单体

1．2．3 纤维素的化学结构

1．2．4 纤维素的聚集态结构

1．2．5 纤维素溶解体系

1．2．6 纤维素基复合材料

1．2．7 纤维素纳米晶

1．3 石墨烯

1．3．1 石墨烯的结构与性能

1．3．2 石墨烯的制备方法

1．3．3 石墨烯的研究热点问题

1．4 石墨烯／纤维素复合材料的研究进展

1．5 选题的目的及意义

1．6 实验思路

第二章 离子液体的合成

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 原材料

2．2．2 主要仪器

2．2．3 结构表征与测试

2．2．4 离子液体的合成

2．2．5 离子液体的纯度与结构表征

2．3 本章小结

第三章 再生纤维素微结构的表征

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 原材料

3．2．2 主要仪器

3．2．3 样品的制备

3．2．4 结构表征与测试

3．2．5 结果与讨论

3．3 本章小结

第四章 离子液体法制备纤维素／石墨烯纳米复合材料

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 原材料

4．2．2 主要仪器

4．2．3 样品的制备

4．2．4 结构表征与测试

4．2．5 结果与讨论

4．3 本章小结

第五章 水相法制备纤维素／石墨烯纳米复合材料及其表征

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．1 原材料

5．2．2 主要仪器

5．2．3 样品的制备

5．2．4 结构表征与测试

5．2．5 结果与讨论

5．3 本章小结

全文总结

参考文献

致谢

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