三維石墨烯的制備及其性能研究.pdf

1、石墨烯是由六角原胞碳原子組成的二維蜂窩狀晶體，是構(gòu)建其他維度碳質(zhì)材料的基本單元，具有許多優(yōu)異的獨特性能，例如:高電子遷移率、高透明性、高的熱傳導(dǎo)性等，使其在透明導(dǎo)電薄膜，半導(dǎo)體器件，復(fù)合材料，傳感器等眾多領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。三維石墨烯是由二維石墨烯組成的多孔結(jié)構(gòu)，與二維石墨烯相比，具有更高的機械強度、導(dǎo)電性、比表面積等更優(yōu)異的綜合性能。
　　本文首先采用改進的Hummers法制備氧化石墨烯，然后通過水熱法制備出三維石墨烯;采

2、用掃描電子顯微鏡、透射電鏡、原子力顯微鏡、Raman光譜和X射線衍射對所制備石墨烯的微觀結(jié)構(gòu)進行表征，同時對三維石墨烯的導(dǎo)電性能、吸油特性和力學(xué)性能進行了測試;另外，考慮到Ag納米粒子由于它特殊的電子結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積使得它在化學(xué)反應(yīng)的催化，表面增強拉曼散射，傳感，生物標(biāo)記，抗菌等方面有著重要的應(yīng)用，將石墨烯與Ag納米粒子復(fù)合可以利用其協(xié)同效應(yīng)進一步改進其傳感和催化等性能，本文采用多元醇法和化學(xué)還原法兩種方法制備了Ag納米粒子，并通過

3、水熱的方法，制備了Ag納米粒子/石墨烯復(fù)合材料，并分別對其微觀結(jié)構(gòu)和性能進行表征和測試。主要結(jié)果如下:
　　1、采用改進的Hummers法制備出高質(zhì)量的氧化石墨烯，經(jīng)過超聲處理后獲得的氧化石墨烯在水溶液中分散均勻，性能穩(wěn)定。
　　2、采用水熱法可將不同濃度的氧化石墨烯溶液制備成三維石墨烯，該方法不需要添加還原劑，粘結(jié)劑，綠色環(huán)保，操作簡單，易于大量制備。
　　3、在優(yōu)化的水熱法工藝條件下:高溫180℃，加熱24h，三維

4、石墨烯具有較好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，將其在零下50℃真空冷凍干燥后，制備出了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的三維石墨烯氣凝膠。
　　4、所制備的三維石墨烯氣凝膠在高溫400℃下氮氣氣氛下熱處理2h，仍具有較好的熱學(xué)穩(wěn)定性，對有機物具有較好的吸附性能，吸附率可以達到自身重量的24倍，承受50g砝碼重量不變形。
　　5、所制備的銀納米粒子粒子形狀為立方體，大小在50nm左右，多元醇法與化學(xué)還原法相比，其所制備的銀納米粒子性能更穩(wěn)定，顆粒分布均勻，無團聚現(xiàn)象。