石墨烯/镍/聚环氧乙烷三元复合材料的制备与性能研究

【摘要】：碳是世界上最重要的元素之一,它有着独特的结构与性质。自从2004年发现石墨烯以来,石墨烯作为碳族材料中新型的二维结构体现出了优异的性能,其复合材料的制备与应用也引起国内外科学研究者的关注。现在主要研究集中在石墨烯与高分子、金属、金属氧化物、非金属等制备二元复合材料,其中具有吸波性能的复合材料具有填料分散不均匀、密度大、不易成型等不足。 本文针对目前对石墨烯复合吸波材料的不足之处,提出以氧化石墨、镍盐、聚环氧乙烷(PEO)为主要原料,采用同步原位还原法制备具有吸波性能的三元复合材料,同时还对强氧化法制备氧化石墨、化学还原法制备石墨烯、石墨烯/Ni和石墨烯/PEO两种二元复合材料的吸波性能进行探索研究。并利用多种分析测试方法对其化学组成、结构、形貌、磁性能和吸波性能进行了分析表征。 对片状石墨采用强氧化处理可以制备氧化石墨,其氧化石墨含有羟基、羰基、环氧等含氧基团,这些亲水基团有利于氧化石墨在水中分散成单片状的氧化石墨烯分散液。在氧化石墨烯分散液中加入不同的还原剂和改变实验条件可以制备出石墨烯纳米片和具有三维结构的石墨烯。在氧化石墨/Ni2+水溶液与氧化石墨/PEO水溶液分别采用同步还原法和原位还原法制备出石墨烯/Ni复合材料和石墨烯/PEO复合材料。氧化石墨/Ni2+/PEO水溶液中采用同步原位还原法则制备出石墨烯/Ni/PEO三元复合材料。 经研究表明,石墨烯/Ni二元复合材料具有一定的协同增强吸波性能,但是存在易团聚、分散不均匀的不足之处；石墨烯/PEO二元复合材料既能很好的分散片层石墨烯,又具有一定吸波性能,但是具有吸波性能的粉体材料单一；采用同步原位还原法制备的石墨烯/Ni/PEO三元复合材料,PEO既能很好的分散石墨烯与金属Ni,同时石墨烯与金属Ni又能发生相互协同作用增强吸波性能。石墨烯/Ni/PEO三元复合材料在频率为6.3GHz处的最大反射吸收峰值达到-21.5dB,小于-10dB的有效吸收频宽达到2.8GHz(5.0-7.8GHz),其吸波性能要优于二元复合材料。 【关键词】：石墨烯 复合材料 吸波性能 同步原位还原法
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TB333
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-27
• 1.1 引言10-11
• 1.2 石墨烯的制备方法11-15
• 1.2.1 机械剥离石墨法11
• 1.2.2 化学气相沉积法11-12
• 1.2.3 化学还原法12-13
• 1.2.4 有机合成法13-14
• 1.2.5 碳纳米管解压法14
• 1.2.6 其他的制备方法14-15
• 1.3 石墨烯/金属复合材料15-18
• 1.3.1 水热还原法15-16
• 1.3.2 加入还原剂化学还原法16
• 1.3.3 微波辐射还原法16-17
• 1.3.4 电化学沉积法17
• 1.3.5 H_2还原法17-18
• 1.4 石墨烯/高分子复合材料18-20
• 1.4.1 原位还原法18-19
• 1.4.2 热还原法19
• 1.4.3 电镀法19
• 1.4.4 化学气相沉积法19-20
• 1.5 三元石墨烯复合材料20
• 1.6 石墨烯基复合材料的应用20-24
• 1.6.1 锂电池20-21
• 1.6.2 燃料电池21
• 1.6.3 超级电容器21-22
• 1.6.4 光伏材料22-23
• 1.6.5 传感器23
• 1.6.6 表面增强拉曼散射作用23
• 1.6.7 导电薄膜23-24
• 1.6.8 光催化剂24
• 1.6.9 吸波材料24
• 1.7 本课题的研究目的和意义24-25
• 1.8 本课题的研究内容25-27
• 2 石墨烯的制备与表征27-39
• 2.1 引言27
• 2.2 实验部分27-31
• 2.2.1 实验试剂及仪器27-28
• 2.2.2 氧化石墨的制备28-29
• 2.2.3 石墨烯的制备29
• 2.2.4 三维石墨烯的制备29
• 2.2.5 实验条件对三维石墨烯制备的影响29-30
• 2.2.6 测试方法30-31
• 2.3 结果与讨论31-38
• 2.3.1 SEM分析31-32
• 2.3.2 AFM分析32-33
• 2.3.3 FT-IR分析33-35
• 2.3.4 Raman分析35-36
• 2.3.5 XRD分析36
• 2.3.6 XPS分析36-38
• 2.4 本章小结38-39
• 3 石墨烯/镍复合材料的制备与性能研究39-51
• 3.1 引言39
• 3.2 实验部分39-41
• 3.2.1 实验试剂及仪器39-40
• 3.2.2 同步还原制备石墨烯/金属复合材料40
• 3.2.3 测试方法40-41
• 3.3 结果与讨论41-49
• 3.3.1 复合材料的形貌分析41-42
• 3.3.2 复合材料的EDS分析42-43
• 3.3.3 复合材料的XRD分析43-44
• 3.3.4 复合材料的磁性能研究44-45
• 3.3.5 复合材料的吸波性能研究45-49
• 3.4 本章小结49-51
• 4 石墨烯/PEO复合材料的制备与性能研究51-60
• 4.1 引言51-52
• 4.2 实验部分52-53
• 4.2.1 实验药品及仪器52
• 4.2.2 原位还原制备石墨烯/高分子复合材料52
• 4.2.3 测试方法52-53
• 4.3 结果与讨论53-59
• 4.3.1 复合材料的形貌分析53-54
• 4.3.2 复合材料的XRD分析54
• 4.3.3 复合材料的热性能研究54-56
• 4.3.4 复合材料的吸波性能研究56-59
• 4.4 本章小结59-60
• 5 石墨烯/镍/PEO复合材料的制备与性能研究60-72
• 5.1 引言60-61
• 5.2 实验部分61-62
• 5.2.1 实验药品及仪器61
• 5.2.2 原位同步还原制备石墨烯/镍/PEO复合材料61-62
• 5.2.3 测试方法62
• 5.3 结果与讨论62-71
• 5.3.1 复合材料的形貌分析62-63
• 5.3.2 复合材料的XRD分析63-64
• 5.3.3 复合材料的热性能研究64-65
• 5.3.4 复合材料的吸波性能研究65-71
• 5.4 本章小结71-72
• 总结72-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-85
• 攻读学位期间发表的与学位论文内容相关的学术论文及研究成果85

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

石墨烯——二维碳的奇妙世界    李宗红;

石墨烯化学及潜在应用    李永玺;陈彧;庄小东;张斌;朱金辉;李佩佩;牛丽娟;

压力促进氧化石墨烯水热还原反应的机理    常艳丽;陈胜;曹傲能;

石墨烯材料的研究进展    王耀玲;罗雨;陈立宝;李秋红;王太宏;

石墨烯的化学气相沉积法制备    任文才;高力波;马来鹏;成会明;

由聚丙烯腈基碳纤维制备石墨烯薄膜的探索研究    王延相;刘玉兰;王丽民;季敏霞;王成国;

石墨烯:硅的“终结者”?    刘霞;

科学家观察到石墨烯内电子间相互作用    

改进液相氧化还原法制备高性能氢气吸附用石墨烯    袁文辉;李保庆;李莉;

美开发出人工合成高质量石墨烯新方法    

树枝状结构功能化石墨烯    赵福刚;李维实;

纳米带状石墨烯与石墨炔的电子结构与电荷输运    帅志刚;龙孟秋;唐令;王冬;

分子动力学模拟计算搀硅石墨烯的热传导系数    王琳;赵立峰;孙淮;

肉豆蔻酰磷脂酰甘油保护石墨烯的制备    刘吉洋;郭少军;翟月明;李丹;汪尔康;

少数层石墨烯的可控制备和电性能研究    刘云圻;魏大程;狄重安;武斌;郭云龙;于贵;

化学还原的单层氧化石墨烯的电学性质研究    张佳利;沈广霞;郭守武;

石墨烯的表面控制生长    付磊;刘楠;戴博雅;刘迅;张朝华;刘忠范;

基于氧化石墨烯的新型功能纳米载体的制备及其应用研究    张智军;张立明;黄洁;夏景光;

氨水和氨水蒸汽还原法制备石墨烯    刘洪涛;郑健;刘云圻;于贵;朱道本;

可溶性石墨烯材料的宏量制备及其器件应用    陈永胜;黄毅;马延风;王燕;许艳菲;张小岩;梁嘉杰;吕歆;

韩用石墨烯制造出柔性透明触摸屏    刘霞

“解密”石墨烯到底有多奇妙    记者 王艳红

石墨烯未来应用的十大猜想    本报记者 李好宇 张芃捷(实习) 特约记者 李季

石墨烯贵过黄金15倍 生产不易炒作先行    证券时报记者 向南

石墨烯 何以结缘诺贝尔奖    本报特约撰稿 吴康迪

石墨烯在泰实现产业化    记者 谢荣　通讯员 夏永祥 陈海泉 张光杰

石墨烯：市场未启 炒作先行    本报记者 纪爱玲

再说石墨烯的是与非    周科竞

新型石墨烯材料薄如纸硬如钢    王小龙

石墨烯是神奇材料吗？    本报记者 刘霞

类石墨烯纳米片和模型体系的理论研究    王金华

石墨烯及其相关结构的生长和性质研究    廖清

石墨烯纳米结构电子输运的调制    谢月娥

石墨烯中的电子及其输运性质的研究    袁建辉

石墨烯界面电荷转移的拉曼光谱研究    徐华

功能化石墨烯的制备、组装及其应用    徐宇曦

碳化硅、蓝宝石与铜箔表面石墨烯的生长和表征研究    康朝阳

高质量石墨烯的可控制备    李占成

石墨烯的宏量制备、可控组装及电化学性能研究    吕伟

石墨烯负载纳米复合材料的制备及其性质研究    江林海

石墨烯的制备及其复合电极材料储锂性能研究    同鑫

石墨烯的制备及高分子改性    吕翔

可流动石墨烯的制备及其特性研究    杜欣

还原石墨烯氧化物的第一性原理研究    谢声意

功能化石墨烯气敏特性的理论研究    邹燕

单层石墨烯超晶格中的输运特性和散粒噪声    郭晓晓

石墨烯在不平整表面上吸附的分子动力学研究    韩超群

氧化石墨烯和石墨烯的制备、表征与应用    周静

石墨烯的室温简易制备及其电容性能研究    王宽

石墨烯摩擦性质研究    廖旭