石墨烯及其聚合物復(fù)合薄膜的制備與性能研究.pdf

1、石墨烯是一種由sp2雜化碳原子構(gòu)成的二維碳納米材料,研究表明其具有許多優(yōu)異的性能,如高理論比表面積、高電荷遷移率、優(yōu)異的力學(xué)性能,這些優(yōu)異的性能使石墨烯在生物醫(yī)藥、超級(jí)電容器、太陽(yáng)能電池、吸附、防腐等諸多領(lǐng)域有著巨大的潛在應(yīng)用。
　　本文以天然石墨為原料,通過(guò)Hummers氧化法制備得到氧化石墨,然后對(duì)其進(jìn)行改性和還原制備了官能化的石墨烯,通過(guò)XRD、FT-IR、SEM等對(duì)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。在此基礎(chǔ)上,研究了其對(duì)重金屬Cu2+

2、的吸附性能,結(jié)果表明對(duì)Cu2+的最大吸附容量高達(dá)1689mg/g,這一數(shù)值遠(yuǎn)大于文獻(xiàn)中報(bào)道的對(duì)Cu2+的吸附量,而且吸附過(guò)程在短時(shí)間內(nèi)(10分鐘)就可達(dá)到吸附平衡。這些說(shuō)明了我們的樣品對(duì)于Cu2+具有非常優(yōu)異的吸附能力和潛在的工業(yè)應(yīng)用前景。
　　將官能化石墨烯作為納米填料添加到環(huán)氧樹脂中,制備出了不同石墨烯含量的復(fù)合薄膜,通過(guò)Raman、SEM、TG、納米壓痕、電化學(xué)測(cè)試等對(duì)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了表征。結(jié)果表明,摻雜0.7wt％石

3、墨烯的復(fù)合薄膜的彈性模量最高,為5.62GPa,比純環(huán)氧樹脂的(2.44GPa)增加了約213％;摻雜0.7wt％石墨烯的復(fù)合薄膜的腐蝕電流最低,為0.18μA/cm2,比純環(huán)氧樹脂的(0.75μA/cm2)減小了約4倍,相應(yīng)的腐蝕速率為0.3mm/year,低于純環(huán)氧樹脂的(1.3mm/year)。
　　將官能化石墨烯作為納米填料添加到硅丙乳液中,制備出了不同石墨烯含量的復(fù)合薄膜,通過(guò)Raman、SEM、TG、鼓泡、電化學(xué)測(cè)試等

4、對(duì)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了表征。結(jié)果表明,摻雜1.1wt％石墨烯的復(fù)合薄膜的屈服應(yīng)力最高,為24.1GPa,比純硅丙乳液的(8.2GPa)增加了約3倍;摻雜1.1wt％石墨烯的復(fù)合薄膜的腐蝕電流最低,為0.45μA/cm2,比純硅丙乳液的(13.8μA/cm2)減小了約3個(gè)數(shù)量級(jí),相應(yīng)的腐蝕速率為0.8mm/year,低于純硅丙乳液的(28.7mm/year)。石墨烯良好的防腐性能主要來(lái)自于其獨(dú)特的二維片層結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的導(dǎo)電性以及其表面疏水