【摘要】：石墨烯獨特的平面二維結構賦予了石墨烯優(yōu)異的機械、光學及電子傳遞等性質,所以石墨烯材料已經(jīng)引起了人們的廣泛關注。然而大規(guī)模制備石墨烯和使用石墨烯構建宏觀結構仍是一個巨大的挑戰(zhàn)。本論文中采用金屬納米顆粒還原氧化石墨烯的方法成功制備了石墨烯,并通過摻入末端修飾的聚合物增強了石墨烯/聚合物復合薄膜的機械性能。論文主要內(nèi)容如下:首先,我們通過簡單的攪拌使銅納米顆粒分散液和預先制備的氧化石墨烯混合,實現(xiàn)了氧化石墨烯的還原。在此過程中,銅納米粒子首先起到還原劑的作用將氧化石墨烯還原,然后通過真空抽濾的方法制備出了石墨烯和銅納米顆粒的復合膜。該復合物薄膜表現(xiàn)出了優(yōu)異的導電性和柔韌性。將復合物薄膜中的納米顆粒刻蝕后,我們得到了高度多孔的石墨烯結構,這種材料可用作超級電容器的電極。這種綠色,安全,高效,超低成本制造石墨烯/金屬納米粒子復合材料的方法,將為石墨烯/金屬納米粒子復合材料的大規(guī)模商業(yè)應用鋪平道路。其次,在本工作中,我們通過簡單的酯化反應合成了三種聚乙二醇分子鏈(FPEG),這三種分子鏈的兩端均帶有富含π電子的官能團。從而可以通過π-π疊加相互作用增強石墨烯與聚乙二醇高分子分子之間的相互作用。我們發(fā)現(xiàn)合成的石墨烯聚合物復合薄膜具有更強的抗張強度和可控的導電性。我們提出的石墨烯薄片和FPEG填充劑相互作用理論較好的解釋了實驗結果。同時我們以能量密度理論計算了官能團與石墨烯之間的作用力。原子力顯微鏡(AFM),掃描電子顯微鏡(SEM),核磁共振氫譜(1H NMR),X-射線衍射(XRD),熱重分析(TGA),紫外可見分光光度計和熒光分光光度計被用來表征每步合成的中間產(chǎn)物和石墨烯聚合物復合物薄膜。
[Abstract]:The unique planar two-dimensional structure of graphene gives graphene excellent mechanical, optical and electron transfer properties, so graphene materials have attracted much attention. However, the preparation of graphene on a large scale and the construction of macrostructure using graphene are still a great challenge. In this thesis, graphene was successfully prepared by metal nanoparticles reduction and oxidation of graphene, and the mechanical properties of graphene / polymer composite film were enhanced by the addition of terminal modified polymer. The main contents of this paper are as follows: firstly, the reduction of graphene oxide was realized by mixing the copper nanoparticles dispersion with the pre-prepared graphene oxide. In this process, copper nanoparticles acted as reducing agents to reduce graphene oxide, and then the composite films of graphene and copper nanoparticles were prepared by vacuum filtration. The composite film exhibits excellent electrical conductivity and flexibility. A highly porous graphene structure was obtained after etching the nanoparticles in the composite film, which can be used as an electrode for supercapacitors. This green, safe, efficient and ultra-low-cost method for fabricating graphene / metal nanoparticles composites will pave the way for large-scale commercial applications of graphene / metal nanoparticles composites. Secondly, in this work, we synthesized three kinds of poly (ethylene glycol) molecular chains (FPEG) by simple esterification reaction. Thus, the interaction between graphene and polyethylene glycol can be enhanced by 蟺-蟺 superposition interaction. We found that the synthesized graphene polymer composite film has stronger tensile strength and controllable conductivity. Our theory of the interaction between graphene flakes and FPEG fillers explains the experimental results well. At the same time, the interaction force between functional groups and graphene is calculated by energy density theory. Atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy (SEM), nuclear magnetic resonance (1H NMR) X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TGA), UV-Vis spectrophotometer and fluorescence spectrophotometer were used to characterize the intermediate products and graphene polymer composite films.
【學位授予單位】：青島大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB33

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 ;科學家首次用納米管制造出石墨烯帶[J];電子元件與材料;2009年06期

2 ;石墨烯研究取得系列進展[J];高科技與產(chǎn)業(yè)化;2009年06期

3 ;新材料石墨烯[J];材料工程;2009年08期

4 ;日本開發(fā)出在藍寶石底板上制備石墨烯的技術[J];硅酸鹽通報;2009年04期

5 馬圣乾;裴立振;康英杰;;石墨烯研究進展[J];現(xiàn)代物理知識;2009年04期

6 傅強;包信和;;石墨烯的化學研究進展[J];科學通報;2009年18期

7 ;納米中心石墨烯相變研究取得新進展[J];電子元件與材料;2009年10期

8 徐秀娟;秦金貴;李振;;石墨烯研究進展[J];化學進展;2009年12期

9 張偉娜;何偉;張新荔;;石墨烯的制備方法及其應用特性[J];化工新型材料;2010年S1期

10 萬勇;馬廷燦;馮瑞華;黃健;潘懿;;石墨烯國際發(fā)展態(tài)勢分析[J];科學觀察;2010年03期

相關會議論文 前10條

1 成會明;;石墨烯的制備與應用探索[A];中國力學學會學術大會'2009論文摘要集[C];2009年

2 錢文;郝瑞;侯仰龍;;液相剝離制備高質量石墨烯及其功能化[A];中國化學會第27屆學術年會第04分會場摘要集[C];2010年

3 張甲;胡平安;王振龍;李樂;;石墨烯制備技術與應用研究的最新進展[A];第七屆中國功能材料及其應用學術會議論文集（第3分冊）[C];2010年

4 趙東林;白利忠;謝衛(wèi)剛;沈曾民;;石墨烯的制備及其微波吸收性能研究[A];第七屆中國功能材料及其應用學術會議論文集（第7分冊）[C];2010年

5 沈志剛;李金芝;易敏;;射流空化方法制備石墨烯研究[A];顆粒學最新進展研討會——暨第十屆全國顆粒制備與處理研討會論文集[C];2011年

6 王冕;錢林茂;;石墨烯的微觀摩擦行為研究[A];2011年全國青年摩擦學與表面工程學術會議論文集[C];2011年

7 趙福剛;李維實;;樹枝狀結構功能化石墨烯[A];2011年全國高分子學術論文報告會論文摘要集[C];2011年

8 吳孝松;;碳化硅表面的外延石墨烯[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

9 周震;;后石墨烯和無機石墨烯材料:計算與實驗的結合[A];中國化學會第28屆學術年會第4分會場摘要集[C];2012年

10 周琳;周璐珊;李波;吳迪;彭海琳;劉忠范;;石墨烯光化學修飾及尺寸效應研究[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

相關重要報紙文章 前10條

1 姚耀;石墨烯研究取得系列進展[N];中國化工報;2009年

2 劉霞;韓用石墨烯制造出柔性透明觸摸屏[N];科技日報;2010年

3 記者 王艷紅;“解密”石墨烯到底有多奇妙[N];新華每日電訊;2010年

4 本報記者 李好宇 張們捷(實習) 特約記者 李季;石墨烯未來應用的十大猜想[N];電腦報;2010年

5 證券時報記者 向南;石墨烯貴過黃金15倍 生產(chǎn)不易炒作先行[N];證券時報;2010年

6 本報特約撰稿 吳康迪;石墨烯 何以結緣諾貝爾獎[N];計算機世界;2010年

7 記者 謝榮　通訊員 夏永祥 陳海泉 張光杰;石墨烯在泰實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化[N];泰州日報;2010年

8 本報記者 紀愛玲;石墨烯：市場未啟 炒作先行[N];中國高新技術產(chǎn)業(yè)導報;2011年

9 周科競;再說石墨烯的是與非[N];北京商報;2011年

10 王小龍;新型石墨烯材料薄如紙硬如鋼[N];科技日報;2011年

相關博士學位論文 前10條

1 呂敏;雙層石墨烯的電和磁響應[D];中國科學技術大學;2011年

2 羅大超;化學修飾石墨烯的分離與評價[D];北京化工大學;2011年

3 唐秀之;氧化石墨烯表面功能化修飾[D];北京化工大學;2012年

4 王崇;石墨烯中缺陷修復機理的理論研究[D];吉林大學;2013年

5 盛凱旋;石墨烯組裝體的制備及其電化學應用研究[D];清華大學;2013年

6 姜麗麗;石墨烯及其復合薄膜在電極材料中的研究[D];西南交通大學;2015年

7 姚成立;多級結構石墨烯/無機非金屬復合材料的仿生合成及機理研究[D];安徽大學;2015年

8 伊丁;石墨烯吸附與自旋極化的第一性原理研究[D];山東大學;2015年

9 梁巍;基于石墨烯的氧還原電催化劑的理論計算研究[D];武漢大學;2014年

10 王義;石墨烯的模板導向制備及在電化學儲能和腫瘤靶向診療方面的應用[D];復旦大學;2014年

相關碩士學位論文 前10條

1 詹曉偉;碳化硅外延石墨烯以及分子動力學模擬研究[D];西安電子科技大學;2011年

2 王晨;石墨烯的微觀結構及其對電化學性能的影響[D];北京化工大學;2011年

3 苗偉;石墨烯制備及其缺陷研究[D];西北大學;2011年

4 蔡宇凱;一種新型結構的石墨烯納米器件的研究[D];南京郵電大學;2012年

5 金麗玲;功能化石墨烯的酶學效應研究[D];蘇州大學;2012年

6 黃凌燕;石墨烯拉伸性能與尺度效應的研究[D];華南理工大學;2012年

7 劉汝盟;石墨烯熱振動分析[D];南京航空航天大學;2012年

8 雷軍;碳化硅上石墨烯的制備與表征[D];西安電子科技大學;2012年

9 于金海;石墨烯的非共價功能化修飾及載藥系統(tǒng)研究[D];青島科技大學;2012年

10 李晶;高分散性石墨烯的制備[D];上海交通大學;2013年

，

本文編號：2131218