石墨烯化學(xué)法全合成.pdf

1、石墨烯是最近才被發(fā)現(xiàn)的一種具有二維平面結(jié)構(gòu)的新型碳材料，以sp2雜化的碳原子形成的二維六邊形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使其具有了許多獨(dú)特而優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)。有關(guān)石墨烯的制備方法的研究已成為當(dāng)下最熱門的研究課題之一，目前石墨烯的制備方法有機(jī)械剝離法、氧化石墨-還原法、化學(xué)氣相沉積法、外延生長法、電弧法、有機(jī)合成法等。然而，每種方法有其優(yōu)點(diǎn)但同時(shí)也存在著難以避免的缺點(diǎn)，其中，有機(jī)合成法由于其可高效地得到具有較少缺陷的石墨烯而吸引著越來越多的關(guān)注。

2、　　如何通過純有機(jī)合成的方法將一個(gè)有機(jī)小分子通過多步反應(yīng)合成得到石墨烯這樣的材料是一個(gè)令人著迷的科學(xué)挑戰(zhàn)。在此，我們提出一種對聚（2，5-二氯苯撐-1，4-乙炔撐）（可由2，6-二氯苯胺高效合成得到）進(jìn)行閃熱解得到石墨烯的制備方法。本文的合成邏輯可分為以下兩步:(1)從單芳香環(huán)小分子到石墨烯一維骨架——聚（對苯撐乙炔）鏈的構(gòu)建;(2)通過熱致脫氫環(huán)化，使得一維骨架在并聯(lián)方向及正交方向得以延長，從而拼接起石墨烯二維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。本文主要做了以

3、下兩方面的研究工作:
　　1.以2，6-二氯苯胺為原料，經(jīng)過四步有機(jī)反應(yīng)高效的得到聚（2，5-二氯苯撐-1，4-乙炔撐）。通過對該聚合物進(jìn)行的紫外可見光譜(UV-vis)、熒光光譜、循環(huán)伏安曲線(CV)及熱重量分析(TGA)的測試可知，該聚合物具有一定的熒光及電化學(xué)性能并且熱穩(wěn)定性較好。對該聚合物進(jìn)行閃熱解處理，使其發(fā)生自由基反應(yīng)得到了石墨烯產(chǎn)品FP-100。由對FP-100樣品的拉曼光譜圖、原子力顯微鏡(AFM)圖像及透射電鏡(

4、TEM)圖片的分析可知:得到的產(chǎn)物為具有石墨烯特有的褶皺行為的片狀結(jié)構(gòu)，大部分該片狀結(jié)構(gòu)的厚度為0.6 nm～0.7 nm，相當(dāng)一至兩層石墨烯的厚度，通過進(jìn)一步的觀察發(fā)現(xiàn)該片層結(jié)構(gòu)含有許多中空缺陷。
　　2.利用硅氫加成反應(yīng)，將合成的含末端烯或末端炔基團(tuán)的液晶小分子分別接枝到聚甲基氫硅氧烷(PMHS)主鏈上，得到了一系列以聚甲基氫硅氧烷為骨架的側(cè)鏈型液晶聚合物，再通過核磁共振氫譜(1H-NMR)、核磁共振硅譜(29Si-NMR)、

5、凝膠滲透色譜(GPC)、熱重量分析(TGA)、差示掃描量熱(DSC)、偏光顯微鏡(POM)及小角X射線散射（SAXS）對這些液晶聚合物的性質(zhì)進(jìn)行了詳細(xì)的研究。研究結(jié)果表明:由烯烴氫化硅烷化反應(yīng)制得的液晶聚合物PVLC1和PVLC2的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度及清亮點(diǎn)都要比相對應(yīng)的由炔烴氫化硅烷化反應(yīng)得到的液晶聚合物PALC1及PALC2的低;并且用炔烴氫化硅烷化制得的聚硅氧烷液晶聚合物更傾向于形成層狀結(jié)構(gòu)的近晶相。這說明:與烷基硅烷液晶聚合物相比，