石墨烯的制備及其納米導(dǎo)電復(fù)合膜的研究.pdf

1、從2004年石墨烯被發(fā)現(xiàn)以后,關(guān)于石墨烯的制備以及應(yīng)用一直是人們研究的熱點(diǎn)。本文我們首先制備了石墨烯,然后利用石墨烯優(yōu)良的導(dǎo)電性,將其用于石墨烯／聚偏氟乙烯導(dǎo)電納米復(fù)合膜的制備,接著在復(fù)合膜的制備過(guò)程中加入了交流電場(chǎng),研究了電場(chǎng)作用對(duì)石墨烯／聚偏氟乙烯復(fù)合膜性能的影響。
　　 我們首先采用改進(jìn)的Hummers法與超聲作用聯(lián)合制備氧化石墨烯,在水合肼還原作用下制成石墨烯。研究表明,石墨烯薄的片層褶皺著緊密團(tuán)聚在一起。氧化石墨烯含有

2、大量的極性官能團(tuán),如-OH、-COOH、C-O-C、C=O等,所以分散性和親水性都很好,而石墨烯中含氧官能團(tuán)大大減少,它在水中基本不溶解,成沉淀狀態(tài)。XRD圖顯示石墨烯的衍射強(qiáng)度相對(duì)于石墨和氧化石墨烯來(lái)說(shuō)甚微,說(shuō)明石墨烯剝落成為單層或者幾層結(jié)構(gòu),從而形成一種新的晶格結(jié)構(gòu)。石墨烯的熱穩(wěn)定性明顯高于氧化石墨烯,它到800℃的失重只有18％左右,是一種熱穩(wěn)定性極好的納米材料。
　　 采用溶液共混法制備石墨烯／聚偏氟乙烯導(dǎo)電納米復(fù)合膜。

3、為了加以比較,我們用同樣的方法制備了石墨／聚偏氟乙烯納米復(fù)合膜。接著我們?cè)谑燮蚁?dǎo)電納米復(fù)合膜的制備過(guò)程中施加了交流電場(chǎng)。研究結(jié)果顯示,加入了少量的石墨烯后,在復(fù)合膜斷面可以明顯的顯出石墨烯的片層結(jié)構(gòu)。復(fù)合膜的電導(dǎo)率隨著石墨烯添加量的增加而增加。在石墨烯含量1wt％時(shí),導(dǎo)電率急劇增加,復(fù)合膜達(dá)到了滲流閥值。在5wt％時(shí),復(fù)合膜的水平電導(dǎo)率為0.034s／cm,垂直向電導(dǎo)率為0.85e-4 s／cm,復(fù)合膜有較好的導(dǎo)電性。但是

4、石墨添加到PVDF中并沒(méi)有極大的提高復(fù)合膜的導(dǎo)電性,效果不是很明顯。摻雜石墨烯后可以提高PVDF的結(jié)晶度。復(fù)合膜的斷裂強(qiáng)度隨著石墨烯含量的增加先增大再減小。當(dāng)石墨烯添加量為0.5wt％時(shí),其斷裂強(qiáng)度最大值可達(dá)39MPa,比純PVDF膜提高了23.2％。
　　 施加電場(chǎng)后,石墨烯沿著電場(chǎng)方向發(fā)生定向,片層沿著電場(chǎng)方向平行分布。在電場(chǎng)作用下PVDF的衍射峰(2θ=20.1°)強(qiáng)度變強(qiáng)。復(fù)合膜的垂直向的電導(dǎo)率增加,而水平向的電導(dǎo)率減少