超聲輔助液相剝離制備石墨烯及其應(yīng)用研究.pdf

1、石墨烯作為高導(dǎo)熱、高導(dǎo)電、高比表面積的二維材料，在物理、化學(xué)等諸多領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值。目前高品質(zhì)石墨烯的低成本宏量制備，仍是阻礙下游產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵瓶頸。液相剝離石墨制備石墨烯具有工藝簡單、成本低、易于放大等特點(diǎn)，是當(dāng)前規(guī)?；苽漕I(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。
　　本論文運(yùn)用超聲輔助液相剝離的方法，主要探討了不同石墨原料和液相體系對石墨烯制備的影響。主要分為有機(jī)體系和水相體系兩種方法制備石墨烯，其中有機(jī)體系選用不同預(yù)處理石墨在聚咔唑的甲苯溶液

2、中超聲剝離制備石墨烯，并將優(yōu)選的石墨烯用于環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料的抗靜電研究;水相體系主要探究了四種原料石墨經(jīng)三氧化鉻插層和化學(xué)膨脹后對石墨烯品質(zhì)和產(chǎn)率的影響，并優(yōu)選了兩種石墨烯用作超級電容器電極材料進(jìn)行電化學(xué)性能表征。
　　主要研究結(jié)果如下:有機(jī)體系制備石墨烯的實(shí)驗(yàn)中，過硫酸鈉和濃硫酸自剝離處理的熱膨脹石墨(TEG)引入了較高的氧化缺陷且剝離效果不如TEG直接作為前驅(qū)體制備的石墨烯。以TEG為前驅(qū)體超聲輸出能量為10 Wh/mL時(shí)，

3、制備的石墨烯濃度約25.58μg/mL，且制備的少層單晶石墨烯片徑大小約2μm，厚度3nm左右。溶液法制備的石墨烯/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，當(dāng)石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％時(shí)，復(fù)合材料的表面電阻率為9.17×106Ω/□，并表現(xiàn)出滲流行為。
　　水相體系制備石墨烯的實(shí)驗(yàn)中，天然鱗片石墨(NFG)、阿拉丁石墨粉A(GP-A)和阿拉丁石墨粉B(GP-B)三種原料石墨經(jīng)三氧化鉻插層可以形成三階的三氧化鉻-石墨插層化合物(CrO3-GIC)，而TE

4、G沒有明顯的三階CrO3-GIC特征衍射峰。四組化學(xué)膨脹石墨(CEG)在脫氧膽酸鈉(NaDC)的水溶液中經(jīng)超聲剝離、離心分層后，均能得到低缺陷的寡層石墨烯(FLG)，其中FLG(NFG)和FLG(TEG)的片徑明顯大于FLG(GP-A)和FLG(GP-B)。GP-A和GP-B為原料制備的石墨烯產(chǎn)率分別為20.7％和12.3％，在NaDC/水溶液中的分散濃度分別高達(dá)0.26 mg/mL和0.15 mg/mL，且靜置兩個(gè)月仍無明顯沉降。其中