石墨烯氣凝膠及其復合材料的制備與應用研究.pdf

1、作為近年來材料科學領(lǐng)域的新寵，石墨烯因其獨一無二的結(jié)構(gòu)和一系列優(yōu)異的性能引起了科研人員的高度關(guān)注。而在眾多衍生物中三維石墨烯不但保留了二維石墨烯結(jié)構(gòu)優(yōu)異的力學、電學、熱學性能，同時也具有極大的比表面積以及可調(diào)控設(shè)計的多孔結(jié)構(gòu)，在吸附、能源儲存、催化劑載體、傳感器等領(lǐng)域具有較強的發(fā)展前景。
　　在本論文中，我們通過改進的Hummers法氧化天然鱗片石墨得到氧化石墨烯分散液(GO)，并以其作為前驅(qū)體，分別采用化學交聯(lián)和化學還原自組裝制

2、備了兩種石墨烯氣凝膠，并探究了其在樹脂基復合材料和環(huán)境污染方面的應用。研究內(nèi)容主要如下:
　　(1)采用環(huán)氧固化劑DDM作為化學交聯(lián)劑、氨水為輔助劑，通過自組裝和冷凍干燥得到DDM修飾的石墨烯氣凝膠(DGA)，隨后將樹脂E51填充到不同密度的DGA中制得不同DGA含量的環(huán)氧樹脂復合材料。在環(huán)氧樹脂復合材料的固化過程中，DGA的存在促進了固化反應的進行，較低了樹脂體系的活化能。并且我們通過非等溫DSC和拉曼證明了DGA與純環(huán)氧樹脂基

3、體之間存在這非共價鍵和共價鍵作用。正因為二者之間的作用，隨著DGA含量的提高，DGA/EP復合材料在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度前后的CTE值均有較大幅度的降低，且其儲能模量后玻璃化轉(zhuǎn)變溫度呈現(xiàn)出遞增的趨勢。通過對DGA/EP復合材料的測試，我們首先發(fā)現(xiàn)當DGA的含量僅為0.42wt％時，DGA/EP的電導率可達到0.48S m-1，比純樹脂提高了12個數(shù)量級，并且電導率隨著DGA含量的增高而增大;同時其導熱系數(shù)和熱分解溫度也表現(xiàn)出類似的規(guī)律。

4、>　　(2)提出一種低成本的制備超輕且可重復壓縮的石墨烯氣凝膠的可行方法，具體的說石墨烯氣凝膠經(jīng)過退火處理后表現(xiàn)出對油和各種有機溶劑超高的吸附能力，最高可達自身重量的350倍，比大部分報道的吸附材料高。并且在吸附-燃燒、吸附-蒸餾、吸附-擠壓中表現(xiàn)出優(yōu)異的可循環(huán)重復性，經(jīng)過10次循環(huán)后，其吸附能力還能保持在95％以上。除了優(yōu)異的吸附能力外，石墨烯氣凝膠還具有其它重要的性能，如理想的疏水性、良好的耐火性和壓敏特性。更重要的是GO的還原自組