两种新型石墨烯复合材料的制备与性能研究

• 作 者: 吴慧
• 机 构: 西南科技大学
• 出 处: 西南科技大学
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: 石墨烯复合材料 制备方法 吸波性能 电化学 结构表征

石墨烯因具有独特的电学、热学、力学性能使其常被用作复合材料中的增强相和功能相。由于其具有较大的比表面积、高的电子迁移率和低的密度等特性使其在储能材料、电磁波的干扰材料等方面具有潜在的应用，因此，用于优化石墨烯的光、电、催化性能的几类功能复合材料引起了人们的广泛关注。本文基于化学分散法大量的制备石墨烯，同时采用简便的共混法制备了两种石墨烯复合材料，并对其红外吸波性能和电化学性能进行研究。主要研究内容如下:　　(1)氧化石墨烯(GO)与石墨烯(CCG)的制备与表征。采用改进方法制备氧化石墨烯，并通过液相水合肼还原氧化石墨烯制备了石墨烯。通过DFM、SEM、FTIR、XPS、XRD、Raman、UV-Vis对其形貌、结构进行表征。结果表明，氧化石墨烯已经被完全剥离为单片层，平均厚度为0.8～1.2nm。由sp2杂化的碳原子构成的六元环平面结构中引入羟基、环氧基、羧基等含氧官能团。通过水合肼还原后所得石墨烯含氧官能团的还原程度较高，碳碳双键得到部分恢复，共轭程度增大，紫外吸收峰红移，在270nm处出现新的吸收峰。　　(2)石墨烯红外吸波材料的制备与红外吸波性能研究。将氧化石墨烯与纳米γ-Al2O3、超细SiO2以及阿魏酸哌嗪有机结合起来，并采用水合肼原位还原制备石墨烯吸波材料。并通过FT-IR、SEM、XRD、激光粒度分析仪等对复合材料的形貌与结构进行了分析。并测试了烟幕在1.06μm激光的透过率曲线和8～12μm波段的红外图像的遮蔽特性，结果表明所制备的烟幕粒子易团聚合、结块，对烟幕的红外消光和干扰效果产生不利的影响。　　(3)碳化细菌纤维素/石墨烯(CBC/CCG)复合材料的制备及电化学性能研究。将不同比例的氧化石墨烯(GO)与碳化细菌纤维素(CBC)超声复合，并用水合肼原位还原制得CBC/CCG复合材料。利用SEM、XRD、Raman对其形貌、结构进行表征。并通过循环伏安、交流阻抗、恒流充放电测试等方法，对其电化学性能进行测试。结果表明，在10mA/cm2电流密度下，CBC/CCG复合材料中GO/CBC的质量比为7∶3时，比容量达到最大值为168.99F/g，具有良好应用前景。