真空退火对氧化石墨烯纸的还原特性研究

摘要

目的获得真空退火对氧化石墨烯纸的还原特性,为制备石墨烯纸柔性功能材料提供有效的还原方法。方法通过不同温度真空退火对氧化石墨烯纸进行还原。利用X射线光电子能谱仪分析还原氧化石墨烯纸中的含氧基团及其含量,利用X射线衍射仪、拉曼光谱仪和扫描电子显微镜表征还原氧化石墨烯纸的晶体质量,利用高阻计和四探针测试还原氧化石墨烯纸的电阻率。研究了真空退火还原氧化石墨烯纸中含氧基团、晶体质量和电阻率随退火温度的演化规律。结果200℃真空退火可有效去除氧化石墨烯纸中的主要含氧基团——环氧基,使氧化石墨烯纸的电阻率大幅下降;600℃以下真空退火主要以含氧基团相互作用形成羰基,并形成原子空位缺陷;600~1000℃真空退火主要去除缺陷边缘的羰基和羧基,侵蚀原子空位形成较大的孔洞,使晶体质量变差;1200℃真空退火能够使石墨烯重结晶,同时修复缺陷,促进sp^(2)结构的恢复,但仍残留少量含氧基团不易去除,晶体质量和电阻率与石墨比较也存在一定的差距。结论真空退火是一种还原氧化石墨烯纸的有效方法,退火温度在1000℃以上具有良好的还原特性。为了获得深度还原的氧化石墨烯纸,需要进一步提高真空退火温度或发展较低温度下氧化石墨烯纸的增强还原方法。