利用還原氧化石墨烯（RGO）改善離子液體溶劑纖維素（CE）的綜合性能,將氧化石墨烯（GO）分散在去離子水中,通過熱還原法得到RGO,RGO與離子液體（IL）混合后采用減壓蒸餾法去除水分,得到均勻分散的RGO/IL溶液,以RGO/IL溶液為纖維素溶劑,利用RGO改善CE薄膜的各項(xiàng)性能,用掃描電子顯微鏡和XRD表征了材料的形貌和結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明,RGO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%時(shí),RGO/CE復(fù)合薄膜的拉伸強(qiáng)度和模量分別為122MPa和6.77GPa,較純CE薄膜分別提高了188%和320%。RGO/CE復(fù)合薄膜的電導(dǎo)率為4.7×10^–6S/m,較純CE薄膜(2.5×10^–14 S/m)提高了9個(gè)數(shù)量級(jí),由于RGO與CE分子鏈間新的氫鍵的形成以及RGO優(yōu)異的二維結(jié)構(gòu),RGO可以顯著提高復(fù)合薄膜的熱穩(wěn)定性、力學(xué)性能和導(dǎo)電能力。 

【文章來源】：化工進(jìn)展. 2017年05期 北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

CE、GO、RGO、RGO/CE復(fù)合薄膜的XRD譜圖

10cm–1和1372cm–1處的衍射峰分別是由于－CH鍵伸縮振動(dòng)和彎曲振動(dòng)引起的。這些峰代表了CE典型的結(jié)構(gòu)，說明RGO/IL是CE直接的溶劑，并且對(duì)CE的結(jié)構(gòu)不會(huì)產(chǎn)生影響。GO在3430cm–1和1785cm–1/1706cm–1處出現(xiàn)的振動(dòng)峰分別代表GO片層表明的含氧官能團(tuán)—OH伸縮振動(dòng)和—COOH伸縮振動(dòng)。在RGO/CE-PBS復(fù)合薄膜中，1785cm–1處峰的消失和1706cm–1處峰減弱進(jìn)一步證明復(fù)合材料制備過程中熱處理對(duì)GO的還原；同時(shí)，3340cm–1處峰強(qiáng)度的增強(qiáng)是由于RGO片層上—OH鍵與CE分子形成新的氫鍵作用引起的。圖2GO、CE以及RGO/CE復(fù)合薄膜的紅外光譜圖3.2RGO/CE復(fù)合薄膜的熱穩(wěn)定性和電導(dǎo)性圖3為CE、RGO/CE復(fù)合薄膜的熱重曲線。從圖中可以看出，復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性顯著提高。失重10%所對(duì)應(yīng)的溫度，CE發(fā)生在280℃，RGO/CE發(fā)生在295℃。復(fù)合薄膜的熱穩(wěn)定性高是由于RGO具有高的熱導(dǎo)率，添加在聚合物基體中可以有效地提高復(fù)合薄膜的熱穩(wěn)定性。此外，RGO片層具有良好的氣體阻隔性，這也在一定程度上提高了復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性。因此，RGO/CE復(fù)合薄膜的熱穩(wěn)定性較CE薄膜的熱穩(wěn)定性有顯著提高。石墨烯具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能，與高聚物混合可以顯著提高復(fù)合薄膜的導(dǎo)電能力。研究表明，RGO/CE復(fù)合薄膜的導(dǎo)電性能隨RGO質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而提高，見表1。當(dāng)添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1%的RGO時(shí)，RGO01/CE復(fù)合薄膜的電導(dǎo)率為8.2×10–11S/m。°°°°°°°°

第5期王咚等：還原氧化石墨烯/纖維素復(fù)合薄膜的制備及性能·1841·圖3CE和不同RGO質(zhì)量分?jǐn)?shù)的RGO/CE復(fù)合薄膜的熱重曲線表1RGO/CE復(fù)合薄膜的電導(dǎo)率試樣導(dǎo)電率/S·m–1CE2.5×10-14RGO01/CE8.2×10-11RGO05/CE3.1×10-8RGO10/CE4.7×10-6當(dāng)RGO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%時(shí)，RGO/CE復(fù)合薄膜的電導(dǎo)率提高到4.7×10–6S/m，較純CE薄膜的（2.5×10–14S/m）提高了9個(gè)數(shù)量級(jí)。由于RGO具有良好的導(dǎo)電性能，均勻分散在CE基體中的RGO相互搭接構(gòu)成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，使復(fù)合薄膜具有導(dǎo)電能力。且隨著RGO質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)變得完善，因此電導(dǎo)率提高。3.3RGO/CE復(fù)合薄膜的力學(xué)性能圖4是CE以及RGO/CE復(fù)合薄膜的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。根據(jù)應(yīng)力-應(yīng)變曲線得到的試樣的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率以及楊氏模量數(shù)值見表2。由圖4可以看出，RGO/CE復(fù)合薄膜的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和楊氏模量均隨著RGO質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而顯著提高。說明RGO/CE復(fù)合薄膜具有較圖4CE和RGO/CE復(fù)合薄膜的應(yīng)力-應(yīng)變曲線表2CE和RGO/CE復(fù)合薄膜的拉伸測(cè)量數(shù)據(jù)試樣拉伸強(qiáng)度/MPa斷裂伸長(zhǎng)率/%楊氏模量/GPaCE55.025.81.45RGO01/CE80.916.33.26RGO05/CE10215.64.69RGO10/CE12210.66.77強(qiáng)的綜合力學(xué)性能。根據(jù)表2，RGO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅為0.1%時(shí)，RGO01/CE復(fù)合薄膜的拉伸強(qiáng)度和楊氏模量分別為80.9MPa和3.2GPa，分別較CE薄膜的提高了47.1%和125%。低質(zhì)量分?jǐn)?shù)的RGO能賦予CE優(yōu)良的力學(xué)性能。當(dāng)RGO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%時(shí)，RGO10/CE復(fù)合薄膜的拉伸強(qiáng)度和楊氏模量為122MPa和6.77GPa，較CE分別提高了122%和320%。加入RGO后，復(fù)合材料力學(xué)性能大幅提高主要?dú)w因于以下兩個(gè)方面：一方面是由于RGO獨(dú)特的表面結(jié)構(gòu)及其本身具有優(yōu)良的力學(xué)性能，當(dāng)復(fù)合

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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