液相剝離法制備石墨烯新技術(shù)的研究.pdf

1、石墨烯，基于其獨(dú)特的二維(2D)原子結(jié)構(gòu)，在電學(xué)、熱學(xué)、機(jī)械和化學(xué)等領(lǐng)域展現(xiàn)了優(yōu)異的性能和潛在的應(yīng)用價(jià)值，引起了科研人員對(duì)其基礎(chǔ)制備和應(yīng)用的研究興趣。
　　本論文主要對(duì)液相剝離法制備石墨烯的新技術(shù)進(jìn)行了探索研究，研究?jī)?nèi)容可分為以下兩部分:1.選用超重力法（RPB）剝離制備石墨烯，探究了石墨的預(yù)處理方法及剝離條件對(duì)石墨烯的結(jié)構(gòu)及性能的影響，優(yōu)化出可放大化制備高質(zhì)量石墨烯的工藝條件，并且與常規(guī)法制備出的石墨烯進(jìn)行了對(duì)比;2.選用新型石

2、墨衍生物為添加劑，分別使用超重力法和定-轉(zhuǎn)子高速剪切法(RSM)剝離制備石墨烯，并對(duì)兩者制備的石墨烯性能進(jìn)行了對(duì)比分析。具體內(nèi)容及取得的結(jié)果如下:
　　(1)在水/表面活性劑體系下，以邊緣氧化石墨(EOG)為原料，采用內(nèi)循環(huán)式超重力旋轉(zhuǎn)床剝離制備邊緣氧化石墨烯（R-EOGN）。該過(guò)程中R-EOGN濃度的主要影響因素有剝離時(shí)間、EOG的初始濃度和表面活性劑的用量等。本實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)剝離時(shí)間為8h、EOG的初始濃度為20mg·mL-1和表

3、面活性劑的用量為17mg·mL-1時(shí)，R-EOGN的濃度最高可達(dá)1.0mg·mL-1，還原后得到的石墨烯(R-GN)結(jié)構(gòu)缺陷較小，其片層尺寸約為3-5μm，層數(shù)為3-4層，交流阻抗僅為5Ω，比電容為104F·g-1，電容保持率為87％。與超聲法剝離EOG制備的石墨烯(S-GN)進(jìn)行性能對(duì)比分析，在相同的剝離條件下，R-GN的片層尺寸約為超聲法的2.5倍，層數(shù)為其一半左右，結(jié)構(gòu)缺陷明顯降低。與超重力法剝離完全氧化石墨制備的石墨烯(R-rG

4、O)進(jìn)行對(duì)比，R-GN的結(jié)構(gòu)缺陷小，同時(shí)等效串聯(lián)電阻僅為R-rGO的十四分之一，電容保持率也比R-rGO提高了約11％。因此，在制備石墨烯的技術(shù)中，超重力法具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
　　(2)選用新型石墨衍生物為添加劑，采用超重力法和定-轉(zhuǎn)子高速剪切法成功地在水體系中剝離石墨制備出了石墨烯，后處理后石墨烯的缺陷明顯降低。將兩種方法制備的石墨烯進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果表明，定-轉(zhuǎn)子高速剪切法制備的石墨烯(H-GNs)，其濃度約為超重力法制備的石墨