氧化剂用量对氧化石墨烯合成的影响_闫文飞.pdf
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1、氧化剂用量对氧化石墨烯合成的影响闫文飞,王汉杰,丁 杨,张炫辉,尹岳涛,王文琪,石传晋(中国皮革和制鞋工业研究院(晋江)有限公司,福建 晋江)摘 要:研究了改进 法中氧化剂用量对所合成的氧化石墨烯结构和亲水性的影响,通过控制氧化剂用量制备了两种氧化石墨烯,采用原子力显微镜、红外光谱、拉曼光谱、射线衍射、水接触角对氧化石墨烯进行了表征分析,研究了不同氧化剂用量下的氧化石墨烯的微观结构、氧化程度和亲水性。试验结果表明随着氧化剂用量增加,氧化石墨烯的厚度和横向尺寸变小,层间距不变,氧化程度增加,亲水性降低。关 键 词:氧化石墨烯;氧化剂用量;横向尺寸;层间距;氧化程度中图分类号 文献标志码:.,()
2、,):.,.,.,:;收稿日期:;修订日期:通信作者:王汉杰(),男,硕士,.,主要研究方向为聚合物基复合材料。引 言石墨烯是一种由碳原子组成的单层片状结构材料,碳原子密集填充在蜂窝状晶格中,形成 杂化网络,这种结构带给石墨烯极高的力学强度、高导电性、导热性和极大的比表面积。其单层厚度仅为.,理论上的比表面积能够达到 ,其强度能够达到 ,在室温下最高的电子迁移率为.,电阻率仅为;其热导率约为 。这些优导性能使得石墨烯在吸附、能源、材料、电子等相关领域都有非常好的应用前景,使其能够作为一种添加剂广泛应用于高强度复合材料中;弥补大部分聚合物材料的力学强度低、耐热性和导热性能差且不导电的缺点。但是石
3、墨烯高昂的制备成本和其在聚合物中不良的分散制约了其在聚合物复合材料的应用。因此制备方便和具有适当官能团的石墨烯片如通过 法等方法对石墨进行热氧化得到石墨烯的衍生物氧化石墨烯(,)吸第 卷 第 期 年 月 中 国 皮 革 .引了研究人员的兴趣。氧化石墨烯的氧化过程是强烈并且高度局域化,氧化区域的面积高达 。氧化过程让石墨烯上的碳原子从 杂化转变为 杂化,在基底碳平面上获得高密度的环氧基和羟基基团,在碳平面的边缘获得羧基基团,这些基团赋予 良好的水分散性和可加工性。而在鞋材等发泡材料中,石墨烯及其衍生物氧化石墨烯被广泛用于改性聚苯乙烯、聚丙烯、聚氨酯、聚乳酸、聚甲基丙烯酸甲酯等发泡材料中。令人关注
4、的是,石墨烯带给这些发泡材料力学性能如拉伸性能和冲击强度、热性能如熔融温度和玻璃化转变温度以及结晶度的提升,并且石墨烯具有较高的异相成核效率,能够提高发泡的效率,其片状结构带来的气体阻隔性能限制了气核的生长,使得发泡基体的泡孔尺寸小而多且均一。这些优导改变的前置条件便是石墨烯能在发泡聚合物基体中均匀分散,氧化石墨烯的结构是影响其在聚合物中分散程度的重要因素。本文研究了改进 法中氧化剂用量对所合成的氧化石墨烯结构和亲水性的影响,通过控制氧化剂用量制备了两种氧化石墨烯,采用原子力显微镜、红外光谱、拉曼光谱、射线衍射、水接触角对氧化石墨烯进行了表征分析,研究了不同氧化剂用量下的氧化石墨烯的微观结构、
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