学术论文
  双亲性石墨烯的制备研究
  造纸分散剂的种类及其作用
  纳米材料石墨稀
  石墨烯的制备,特征,性能及应用的研究
  钛酸酯偶联剂改性纳米ZnO制备MC尼龙6/ZnO复合材料
  钛酸酯偶联剂在硬质PVC填充塑料中应用
  纳米碳酸钙在涂料行业中的应用现状与展望
  偶联剂的应用发展及PVC改性体系中无机填充剂介绍
  涂料助剂的发展方向
  钛酸酯偶联剂在涂料中的应用
  超分散包覆剂YB-505用于颜料改性介绍
  超分散包覆剂YB-505在粉煤灰中的应用
  油漆方面的应用
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天然鳞片石墨为原料通过氧化还原法制备了单层,厚度为1 nm的二维碳纳米材料石墨烯,并在此基础上制备了具有高强度二维导电和耐热性的石墨烯/环氧树脂纳米复合材料,分析并研究了石墨烯对于环氧树脂复合体的电学、力学和热学等多方面性能的改善效果。通过化学氧化和物理超声作用获得了单层氧化石墨烯,片层厚度为1 nm。

傅里叶红外光谱和X射线衍射证明含氧基团的引入大大增加了石墨的层间距离,导致石墨片层剥离,形成单片层结构;透射电子显微镜和原子力显微镜的照片显示氧化还原法获得了单层结构的氧化石墨烯。紫外-可见光吸收光谱、拉曼光谱和热失重分析结果表明通过水合肼能够部分还原氧化石墨烯中的含氧基团,同时利用真空中热还原,能进一步恢复石墨烯的表面结构,提高其共轭程度,使其电导率和耐热性得到了较大的提升,同时表面疏水性增强,水合肼部分还原的石墨烯比进一步热还原的石墨烯具有更好的亲水性。

氢能作为未来的新能源己为必然的发展趋势,氢源的储存是氢能利用系统中最为关键的一环,碳基纳米材料因其独特的结构和性能成为储氢材料研究的热点。石墨烯作为一种新近发现的碳纳米材料,具有比表面大,物化性能稳定,制备工艺简单,原料来源广泛等一系列优点,引起了人们对其储氢性能理论和实验研究的兴趣。本文通过氧化石墨还原法制备石墨烯和石墨烯-纳米铜(银)复合材料,测试它们的电化学储氢性能。


同时对几种基于石墨烯的纳米结构材料的储氢性能进行理论计算,来寻找合适储氢材料。采用氧化石墨还原法制备石墨烯。以鳞片石墨为原料,采用改进Hummers法制备氧化石墨,借助超声分散和化学还原,制备出石墨烯。通过XRD、FT-IR、Raman与XPS对石墨、氧化石墨和石墨烯进行结构表征,确定制备过程中的化学组成和结构变化。


通过AFM和SEM直接观察样品形貌,确定是否得到单原子层的石墨烯。通过恒电流充放电实验获得石墨烯电化学储氢率为0.14wt%。采用氧化石墨和Cu2+(Ag+)同时还原的方法制备了不同负载量的石墨烯-纳米铜(银)复合材料,纳米铜(银)充当层间阻隔物。XRD测试结果证实负载纳米铜(银)后的石墨烯层间距变大。


测试了石墨烯-纳米铜(银)复合材料电化学储氢性能,当铜负载量为39wt%,其比电容量达到最高值67.95mAh/g,储氢量为0.25%,储氢性能提高,但负载银的样品储氢性能下降。采用巨正则蒙特卡罗法计算了石墨烯储氢性能。石墨烯常温储氢性能较差,而在低温77K,100kPa下,质量储氢率可达6wt%以上,体积储氢率达40g/L以上。


讨论了石墨烯层间距、缺陷和Li掺杂对储氢性能的影响。计算了几种石墨烯纳米复合结构储氢性能。石墨烯-C60储氢性能比石墨烯差;石墨烯纳米蕾结构储氢性能比石墨烯略好;石墨烯-CNT结构常温储氢性能较好,体积储氢率大,是一种较理想的储氢结构

将两种还原法制备的石墨烯分别用偶联剂进行改性,并作为纳米填料添加到环氧树脂中,获得功能化处理的石墨烯/环氧树脂纳米复合材料。测试结果表明,水合肼还原并用烷基偶联剂改性的石墨烯/环氧树脂复合体的导电和耐热性能明显增强,在添加量1.5 wt%时,复合材料电导率提高6个数量级,拉伸强度和杨氏模量分别提高了91.38%和153.01%,同时玻璃化转变温度上升9℃,说明了表面改性的石墨烯与环氧树脂基体之间具有良好的相容性和界面结合力。


将不同比例共混的水合肼还原石墨烯和高纯碳纳米管作为复合纳米填充体,制备了石墨烯-碳纳米管/环氧树脂纳米复合材料,测试发现不同配比的石墨烯-碳管在环氧树脂中形成了二维网络结构更有利于提高复合材料电导率,大大增强了复合材料材料力学和耐热性能,并且性能随着纯净碳纳米管含量的降低,水合肼还原石墨烯含量的增加而增加,当石墨烯含量最大时,复合材料拉伸强度和模量分别提高了97.03%和93.62%,粘结剪切强度和模量分别提高了43.14%和32.38%,璃化转变温度提高4.5℃。

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