氧化石墨烯表面功能化修饰

被引量 : 36次 | 上传用户:SoDoLa
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
作为一种新兴碳材料,石墨烯具有独特的力学,光学,热学和电学性能,例如反常的量子霍尔效应,高的杨氏模量,高热导率和高比表面积等。正是由于石墨烯的这些优异的性能,它被广泛应用于制备各类功能性的纳米复合材料,在电子学,光学,催化等领域内具有广阔的应用前景。然而,石墨烯的工业化应用还存在诸多困难,规模化制备石墨烯便是主要的挑战之一。氧化石墨烯因与石墨烯在结构上非常类似而通常被当做制备石墨烯的前驱体,采用热处理或者化学还原氧化石墨烯的方式可以有效地规模化制备石墨烯,特别是通过化学方式修饰氧化石墨烯的途径众多,具有较高的学术研究价值。本论文主要对氧化石墨烯的表面修饰展开研究,主要研究内容包括:1)有机小分子对氧化石墨烯的表面改性。以三聚氰氯为原料合成了有机小分子2-氨基-4,6-双十二胺-1,3,5-三嗪(ADDT),合成产物ADDT的化学结构经傅里叶红外(FT-IR)谱和核磁共振谱1H NMR得以确定。随后对合成产物的热稳定性进行了研究,从热重分析(TGA)的结果来看,制备的ADDT相对于三聚氰胺来说具有更高的热稳定性,其分解温度范围与聚合物的分解温度范围有较大的重合。为了将ADDT以共价键的方式接枝在氧化石墨烯的表面,氧化石墨烯先与二氯亚砜反应,将表面的羧基转化为酰氯基,然后ADDT与酰氯化氧化石墨烯反应。产物GO-ADDT经FT-IR、X射线光电子能谱(XPS)和高分辨透射电镜(HRTEM)表征,确认ADDT通过酰胺键接枝在氧化石墨烯片的表面上,随后对GO-ADDT的热稳定性和溶解性进行了考察。从TGA的结果来看,接枝上ADDT之后,产物的热稳定有了明显提高,随着温度的升高其质量损失速率明显降低且GO-ADDT最后的残余量要明显高于氧化石墨。将产物GO-ADDT分散在氯仿和水的混合溶剂中,接枝后的产物表现出明显的疏水性,在氯仿中能很好的分散,这说明在改性之后,氧化石墨烯的表面由亲水转为疏水,这种变化将为GO-ADDT应用于非极性聚合物基复合材料打下基础。2)在温和的条件下,一步法同时还原银离子和氧化石墨烯制得石墨烯/纳米银复合材料。在实验中,以甲醛为还原剂,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为保护剂,经过7分钟反应即可制得石墨烯为基底的复合材料FAG;而PVP为还原剂与AgNO3作用则得到以氧化石墨烯为基底的复合材料PAG。利用HRTEM,扫描电镜(SEM)和XPS等表征手段对PAG和FAG两种复合材料进行了研究。XPS数据显示二者的基底不同,SEM和HRTEM照片显示基底上的含氧官能团对纳米银在基底的附着有着重要的影响。这种低温且快速的制备方式为规模化生产石墨烯/纳米银复合材料开辟了新的路线。3)为了更加方便地制备基底还原程度不一样的(氧化)石墨烯/纳米银复合材料,对2)的方法进行了改进,使用了绿色环保的试剂。加入葡萄糖,PVP和银氨溶液,通过改变反应温度制备了三种复合材料GSG-25(25oC),GSG-40(40oC)和GSG-60(60oC),并着重研究了GSG-25和GSG-60这两种基底含氧基团差别比较大的复合材料。XPS谱图证实GSG-25和GSG-60这两种复合材料基底上含氧官能团的含量差别较大;HRTEM照片显示了纳米银在不同基底上的分布状况,对比后发现GSG-25上负载的纳米银颗粒数目更多,存在相对较多的粒径大的纳米银颗粒;利用紫外-可见光吸收(UV-vis)光谱对不同反应时间得到的复合材料进行了考察;对基底上的含氧官能团与负载的纳米银之间的相互作用进行的研究,证实了纳米银颗粒与复合材料的基底之间是非共价键的结合方式;另外,对GSG-60制备过程中的还原组分进行了讨论;最后,考察了这两种复合材料GSG-25和GSG-60在表面增强拉曼散射方面(SERS)的性能。
其他文献
多种因素可以影响临床医学检验的结果,本文探讨药物对临床检验结果的影响,分析影响机制并提出处理对策。
研究背景小儿轮状病毒肠炎是由轮状病毒感染引起的急性自限性疾病,以6月至2岁的小儿发病率最高,传播迅速,流行广泛,常合并有心肌损害,会造成婴幼儿不同程度的脱水征,对婴幼儿
脾胃病的最重要病因是因为虚与寒,脾胃病表现出来的主要是"阴证",胃气是一种"阳气",喜欢温暖的环境,胃肠道是一个管道系统,需要保持通畅,不管是预防保健,还是治疗,最根本的是
金融自助设备的定制化需求已成为主流趋势,给设备提供商带来了成本和管理手段方面的巨大压力,并主要体现在研发和制造的过程中。结合企业实际,本文提供了解决该类问题的一种
<正>成立于1998年5月的西宁市儿童福利院,又名宁基儿童之家,是西宁市民政局与香港基督教励行会合作兴办的一所儿童福利机构。儿童福利院总建筑面积6560平方米,设有床位300张,
<正>企业家要勇于承担,破产重整,相对"跑路",是民营企业主更好的选择自从去年以来,浙江老板"跑路"成为媒体关注的焦点和民众热议的话题。2011年4月江南皮革董事长黄鹤失踪,"
新课程改革实施以来从未将"减负"作为首要目标,结果导致学生课业负担越来越重。本文从教育功能的视角分析学校"减负"遭遇的问题,认为教育功能被夸大与泛化是造成学生课业负担
随着经济全球化进程的不断加速,全球投资自由化的趋势也不断加强。如何适应经济全球化以及投资自由化的趋势,并据此对本国外资法进行相应的调整,成为各国投资立法的重要任务
遥感影像分类可以为林业、农业资源的监测评价提供基础信息,极化合成孔径雷达(POLSAR)影像分类作为遥感影像分类的重要组成部分在国际遥感领域已受到高度重视。以往关于POLSAR影
法律信仰是指基于社会主体通过对法律现象的感受而形成的内心对法律价值的认同,对法律的坚定信念和尊重,是公众自觉守法的升华。目前,我国社会主义法治建设取得了一系列的进