石墨烯的表面修飾及石墨烯-環氧樹脂復合材料性能的研究.pdf

1、作為一種新興碳材料，石墨烯具有獨特的力學，光學，熱學和電學性能，使其在生物、電子及新能源等領域內具有廣闊的應用前景。氧化石墨烯與石墨烯在結構上非常類似，通常被認為是制備石墨烯的前驅體。氧化石墨烯表面含有許多親水性的含氧官能團。然而，氧化石墨烯在有機溶劑中的分散性有限，限制了其在復合材料中的應用。氧化石墨烯片層表面的合理修飾成為主要的挑戰之一。本論文主要對氧化石墨烯片層進行表面修飾，同時制備及研究石墨烯/環氧樹脂復合材料。
　　首先

2、，研究中為增加表面修飾過程的化學反應活性位點，采用多種羧基化方法，將氧化石墨烯進行羧基化處理，以期得到高羧基含量的氧化石墨烯。為了選取羧基含量最高的氧化石墨烯，采用滴定法與重量法兩種不同的方法對氧化石墨烯表面的羧基進行了定量檢測。將羧基化氧化石墨烯，采用直接法與間接法并通過共價鍵將小分子對甲苯胺修飾于其表面，制備出一種疏水性的改性石墨烯（MGO-1及MGO-2）。使用傅里葉紅外(FT-IR)及紫外-可見光吸收（UV-Vis）可以證實對甲

3、苯胺已接枝到氧化石墨烯表面。X射線電子光譜(XPS)顯示氧化石墨烯同時發生表面修飾及還原兩個過程。對比兩種方法后得出，MGO-2具有更強疏水性(～126.4°)及更優異的熱穩定性。
　　最后，采用溶液共混法制備了改性石墨烯/環氧樹脂復合材料，考察了不同類型的石墨烯（氧化石墨烯與改性石墨烯）以及石墨烯的含量對環氧樹脂復合材料力學性能和磨損性能的影響。同時考察了負載載荷對石墨烯/環氧樹脂復合材料磨損性能的影響，并用掃描電子顯微鏡觀察了