氧化石墨烯的制備及其復合.pdf

1、近年來,隨著納米技術的不斷發展,將納米材料功能化并將其用于制備高性能的納米復合材料已成為納米領域的一個發展方向。2004年以來,石墨烯在物理學、化學、材料學等領域引起強烈轟動,并且一直是備受矚目的研究熱點材料之一。石墨烯由于具有優異的電學性能、力學性能及耐磨、超薄、透明等性質在許多領域有重要的潛在應用。如:納電子、柔性電極、新型能源材料、超級電容器、化學傳感、生物傳感、生物醫學領域等?；仡櫱捌诘膰鴥韧庋芯?盡管在石墨烯及其復合材料的很多

2、方面取得了非常好的研究進展,這主要集中在石墨烯及其復合材料的多種制備和基本結構、基本性能表征等方面,在其他性能和應用基礎研究方面仍然存在很多挑戰。針對石墨烯材料從前沿到應用這一環節中的大量科學與技術問題,如:制備宏量的石墨烯,改善石墨烯的加工性,如:溶解性和分散性等,充分發揮其優良性能等,本研究從有機、無機復合的途徑制備了石墨烯基納米復合材料,并選擇部分代表性的化學傳感器原型器件對部分性能進行了研究,取得了一些有意義的結果。
　　

3、本文首先采用改進的 Hummers法并聯合超聲剝離的作用制備了宏量的氧化石墨烯(GO)。由于氧化石墨烯具有非常好的分散性,而且表面含有大量的功能基團,本文利用了這些特性和活性基團,通過化學途徑制備了系列多功能的納米復合材料。
　　對GO/有機物復合體系,通過原位合成方法,制備出GO/PANi納米線復合材料,采用TEM、SEM、AFM、XRD、FT-IR對其形貌和結構進行了表征,并構筑了QCM傳感器原型器件,考察了復合材料的氣敏性能

4、。為改善其靈敏度,合成了GO/PANi/Au三元納米復合材料,由于金(Au)納米粒子高催化活性,從而使GO/PANi/Au納米復合材料體現出更優異的氣敏性能。從復合材料的微結構形貌看,金的添加也明顯改善了界面附著力。
　　對GO/無機復合體系,本文圍繞GO/CuO、GO/TiO2、GO/MnO2和GO/釩氧化物等四個體系展開。在各自體系中,通過優化水熱條件和制備參數制備了多種形貌的納米材料,通過TEM和SEM觀察,制備了均勻的Cu

5、O納米片、TiO2納米管、MnO2納米線、釩氧化物納米帶等,實現了納米材料的形貌可控。通過FT-IR等表征,確認了所制備材料表面的功能基團,為制備氧化石墨烯基納米復合材料提供了依據。其中在釩氧化物納米體系中,還考察了數種軟模板劑,如:十六烷基三甲基溴化銨(CTAB),聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)等,對產物形貌和結構的影響。采用XRD、UV-Vis、SEM、TEM對制備產物的結構和形貌進行了表征?？紤]到器件的性能對所