高分散性石墨烯的制備.pdf

1、石墨烯(Graphene)是單層碳原子的新型二維無(wú)機(jī)納米材料，具有優(yōu)良的力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)和光學(xué)等性質(zhì)，在納米電子器件、生物環(huán)境、儲(chǔ)能材料及高性能復(fù)合材料等領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用前景。目前制備石墨烯的方法有微機(jī)械剝離法、化學(xué)氣相沉積法、外延生長(zhǎng)法、縱向切割碳納米管法和化學(xué)還原法等。其中，化學(xué)還原法具有易操作、產(chǎn)率高、成本低、可大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，是最有工業(yè)應(yīng)用前景的方法。但該方法需解決兩個(gè)問(wèn)題，一是許多還原劑具有毒性，所得石墨烯在生物環(huán)境領(lǐng)域的

2、應(yīng)用受到限制；二是產(chǎn)物石墨烯的可分散濃度小。本論文針對(duì)這兩問(wèn)題，開(kāi)展了以下研究工作。
　　采用化學(xué)還原法，選用天然產(chǎn)物沒(méi)食子酸在還原氧化石墨烯的過(guò)程中既作還原劑又作穩(wěn)定劑，制備了可高度分散的石墨烯，在水和二甲基亞砜中的分散濃度分別達(dá)1.2和4 mg/mL。另外，采用天然蘆丁同時(shí)作為還原劑和穩(wěn)定劑，制備了可高度分散的石墨烯，在水和二甲基亞砜中的分散濃度分別達(dá)1.5和4 mg/mL。通過(guò)UV-vis光譜、IR光譜、Raman光譜、X射

3、線光電子能譜（XPS）、X射線衍射（XRD）、選區(qū)電子衍射（SAED）和熱失重等測(cè)試證明了沒(méi)食子酸和蘆丁有效地還原了氧化石墨烯。此外，利用原子力顯微鏡（AFM）和透射電鏡（TEM）對(duì)產(chǎn)物石墨烯的厚度及微觀形貌進(jìn)行了表征。
　　沒(méi)食子酸和蘆丁因分子中苯環(huán)結(jié)構(gòu)單元能與石墨烯形成π–π共軛作用，被吸附在石墨烯表面作為穩(wěn)定劑，石墨烯片因而具有較強(qiáng)負(fù)電性，阻止了石墨烯片的堆積，所得石墨烯具有很高的分散性，在生物環(huán)境材料領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。