氧化石墨烯及其与聚合物的复合

氧化石墨烯的制备及表征文献综述材料0802班李琳200822046氧化石墨烯的制备及表征李琳摘要：石墨烯(又称单层石墨或二维石墨)是单原子厚度的二维碳原子晶体,被认为是富勒烯、碳纳米管和石墨的基本结构单元[1]。

石墨烯可通过膨胀石墨经过超声剥离或球磨处理来制备[2,3]，其片层厚度一般只能达到30~100 nm，难以得到单层石墨烯(约0.34 nm)，并且不容易重复操作。

所以寻求一种新的、容易和可以重复操作的实验方法是目前石墨烯研究的热点。

而将石墨氧化变成氧化石墨，再在超声条件下容易得到单层的氧化石墨溶液，再通过化学还原获得，已成为石墨烯制备的有效途径[4]。

通过述评氧化石墨及氧化石墨烯的制备、结构、改性及其与聚合物的复合,展望了石墨烯及其复合材料的研究前景。

关键词：氧化石墨烯，石墨烯，氧化石墨，制备，表征Oxidation of graphite surfaces preparation and CharacterizationLI LinAbstrat：Graphite surfaces (also called single graphite or 2 d graphite )is the single atoms thickness of the 2 d carbon atoms crystal, is considered fullerenes, carbon nanotubes and graphite basic structure unit [1].Graphite surfaces can through the expanded graphite after ultrasonic stripping or ball mill treatment topreparation [2,3], a piece of layer thickness normally only up to 30 to 100 nm, hard to get the single graphite surfaces (about 0.34 nm), and not easy to repeated operation. So to search a new, easy to operate and can be repeated the experiment method of the graphite surfaces is the focus of research. And will graphite oxidization into oxidation graphite, again in ultrasonic conditions to get the oxidation of the single graphite solution, again through chemical reduction get, has become an effective way of the preparation of graphite surfaces [4]. Through the review of graphite oxide and oxidation graphite surfaces of the preparation, structure, modification of polymer and thecompound, and prospects the graphite surfaces and the research prospect of composite materials.Key words：Oxidation graphite surfaces, graphite surfaces, oxidation graphite, preparation，characterization采用Hummers 方法[5]制备氧化石墨。

石墨烯复合材料的制备、表征及性能郝丽娜【摘要】石墨烯属于一种二维晶体结构,它是由碳原子紧密堆积而成,其中有富勤烯、石墨以及碳纳米管等基本单元,这些都是碳的同位异形体.石墨烯在力学领域、电学领域、热学领域以及光学领域等都发挥出其优越的性能,因此,这一复合材料在当今已经成为了科学领域和物理学领域之中研究的焦点.对石墨烯复合材料的制备、表征以及性能进行分析,希望可以对石墨烯的应用与研究起到一定的帮助.%Graphene belongs to a two-dimensional crystal structure,which is formed by the close packing of carbon atoms.There are basic units such as rich olefins,graphite and carbon nanotubes,which are allomorphs of carbon.Graphene has exerted its superior performance in various fields such as mechanics,electricity,heat,and optics.Therefore,this composite material has become the focus of research in the fields of science and physics.This paper is to analyze the preparation,characterization and performance of graphene composites,and hope to help the applicationand research of graphene.【期刊名称】《化工设计通讯》【年(卷),期】2019(045)009【总页数】2页(P128-129)【关键词】石墨烯复合材料;制备;表征;性能【作者】郝丽娜【作者单位】齐齐哈尔工程学院,黑龙江齐齐哈尔 161005【正文语种】中文【中图分类】TB332 ;TM53因为石墨烯所具有的二维晶体结构是比较特殊的，所以其纵横比很高、电子迁移率也很高，这就使得石墨烯在储能领域之中的应用前景十分广泛。

1.2.2石墨烯/聚合物纳米复合材料种类最近几年，以聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯胺、环氧树脂、硅橡胶等为基体的石墨烯复合材料的研究都有所报道。

其中出现了较多，关于石墨烯在高分子基体中达到纳米水平分散的研究。

这里简要介绍一些主要的石墨烯/聚合物纳米复合材料。

（1）聚苯胺（PANI）/石墨烯纳米复合材料聚苯胺（PANI）/石墨烯纳米纤维复合材料是用原位聚合方法，在酸性条件下,氧化石墨烯与苯胺单体聚合得到的[1]。

然后，使用水合肼还原不同氧化石墨烯质量比的PANI/氧化石墨烯复合材料。

最后，对还原的PANI再氧化和质子化生成PANI/石墨烯纳米复合材料。

Bhadra等[2]也报道过纯PANI这种类型的热降解。

PANI和PANI/石墨烯复合材料样品在同一温度范围内质量损失分别是40%和25%。

结果表明，PANI/石墨烯纳米复合材料热稳定性较之纯的PANI提高了。

同时，复合材料的导电率也有很大的增加。

（2）聚氨酯/石墨烯纳米复合材料使用原位聚合的方法制备功能化的石墨烯（FGS）/水性聚氨酯（WPU）纳米复合材料[3]。

由于FGS粒子在WPU基体中的均匀分散使纳米复合材料电导率比初始WPU增加了105倍。

由于导电通道的形成，在高分子基体中引发了电导率的突变。

当填充FGS仅为2%(Wt)时，可得到渗滤阀值。

（3）环氧树脂/石墨烯纳米复合材料Kuilla等[4]用原位插层聚合制备了环氧树脂石墨烯纳米复合材料环氧树脂的热导率很小。

但是，加入石墨烯后其热导率得到了显著提高。

填充5%(Wt)GO 的环氧树脂基复合材料其热导率是1W/mK，这是纯环氧树脂热导率的4倍。

当填充20%(Wt)GO的环氧树脂基复合材料其热导率增加到6.44W/mK。

这些结果表明石墨烯复合材料用于散热是一种很有前途的热界面材料。

（4）聚碳酸酯/石墨烯纳米复合材料通过熔融复合法，制备石墨和功能化石墨烯（FGS）增强的聚碳酸酯(PC)复合材料[5]。

浅谈聚合物阻燃材料中石墨烯作用机理及应用摘要：石墨烯作为一种新型的绿色环保材料阻燃添加剂，由于其特有的阻燃效率高、成本低、无卤素、无毒，可以作为一种中间介质与传统高效率的阻燃剂以化学键等方式复合，并能有效发挥两种材料的优点，具有良好的协同效应。

本文结合笔者多年的工作经验将就石墨烯在聚合物阻燃材料中的作用机理及应用相关话题进行分析和研究。

关键词：石墨烯；聚合物；阻燃；纳米材料引言目前对于石墨烯/聚合物阻燃复合材料的合成制备主要集中在熔融共混、溶液共混、共聚合等方式，以上方法虽然可以使得石墨烯片在聚合物中得到良好的分散，但是石墨烯更多的优异性能还未得到很好的发挥。

例如石墨烯的加入对聚合物的结晶度及结晶形貌也有较大的影响，从而在一定程度上改变了聚合物的性能。

另一方面，由于石墨烯基材料表面富含官能团，为其改性提供了极大的潜力，使得其衍生物能够进一步发挥其阻燃剂的优势。

石墨烯材料的阻隔性能对其提升聚合物阻燃性能有重要作用，而阻隔性能与石墨烯片的尺寸、结构的完整度、在基体中是否有序分布等有着密切的关系。

我们可以在进一步利用石墨烯优异的导热性能同时，也可以考虑其在聚合物材质中发挥诸如高强度、高导电性能等更多的作用。

作为新型的二维层状纳米材料，为了达到工业化的生产及应用价值，石墨烯在聚合物阻燃的方面也受到了越来越多科研人员的重视。

一、聚合物阻燃材料中石墨烯的作用机理随着聚合物材料的进一步应用，很有必要研究和开发新型的阻燃聚合物材料以适应这种趋势。

聚合物一般不具有阻燃性能，通过添加型阻燃剂与聚合物机械混合或接枝复合等方式使其具有阻燃性。

从阻燃机理角度讲，作为添加型的阻燃剂作用机理包括以下4种:1）使可燃烧物炭化，达到阻燃效果。

这类阻燃剂以磷类阻燃剂(包括有机磷类和无机磷类)为主；2）阻燃剂在燃烧条件下形成不挥发隔膜，隔绝空气达到阻燃目的。

这类阻燃剂主要包括硼酸盐、卤化物、氧化锑和磷类材料等；3）阻燃剂分解产物将氢氧自由基连锁反应切断从而达到阻燃目的。

“Graphene”研究及翻译摘要：查阅近5年我国SCI、EI期源刊有关石墨烯研究873篇，石墨烯研究的有关翻译存在很大差异。

从石墨烯的发现史及简介，谈石墨烯内涵及研究的相关翻译。

指出“石墨烯”有关术语翻译、英文题目、摘要撰写应注意的问题。

关键词：石墨烯；石墨烯术语；翻译石墨烯是目前发现的唯一存在的二维自由态原子晶体，它是构筑零维富勒烯、一维碳纳米管、三维体相石墨等sp2杂化碳的基本结构单元，具有很多奇异的电子及机械性能。

因而吸引了化学、材料等其他领域科学家的高度关注。

近5年我国SCI、EI期源刊研究论文873篇，论文质量良莠不齐，发表的论文有35.97%尚未被引用过，占国际论文被引的4.84%左右。

石墨烯研究的有关翻译也存在很大差异。

为了更好的进行国际学术交流，规范化专业术语。

本文就“graphene”的内涵及翻译谈以下看法。

l “Graphene”的发现史及简介1962年，Boehm等人在电镜上观察到了数层甚至单层石墨（氧化物）的存在，1975年van Bom-mel等人报道少层石墨片的外延生长研究，1999年德克萨斯大学奥斯汀分校的R Ruoff等人对用透明胶带从块体石墨剥离薄层石墨片的尝试进行相关报道。

2004年曼彻斯特大学的Novoselov和Geim小组以石墨为原料，通过微机械力剥离法得到一系列叫作二维原子晶体的新材料——石墨烯，并于10月22日在Sclence期刊上发表有关少层乃至单层石墨片的独特电学性质的文章，2010年Gelm和No-voselov获得了诺贝尔物理学奖。

石墨烯有着巨大的比表面积（2630 m2/g）、极高的杨氏模量（1.06 TPa）和断裂应力（～130GPa）、超高电导率（～106 S/cm）和热导率（5000W/m·K）。

石墨烯中的载流子迁移率远高于传统的硅材料，室温下载流子的本征迁移率高达200000 cm2/V.s），而典型的硅场效应晶体管的电子迁移率仅约1000 cm2/V.s。

石墨烯/聚合物复合材料的研究现状及前景皖西学院材料1102班：2011010373张帅2011010355施含、2011010347陆瑞瑞、2011010611蔡虹、2011010364谢偏、2011010336冯帆摘要：石墨烯是2004年问世的一种具有单原子厚度的二维蜂窝状晶体结构的新型纳米材料，其特殊的结构赋予了它许多新奇的物理性质，如优异的力学性能，良好的导电和导热性能，和极佳的复合材料增强性能，石墨烯作为纳米增强组分, 少量添加可以使聚合物的热学、力学、电学等物理性能得到大幅地提高。

因此其应用领域广泛，受到广大学者科学家的重视。

本文主要介绍聚合物复合材料的界面结构，石墨烯结构和界面，石墨烯/聚合物复合材料的实现和应用以及对未来发展前景的展望。

(9、12、13、17)关键词：石墨烯、聚合物复合材料、界面相容性、材料改性、力学性能、电学性能、热学性能，应用。

Present situation and prospect in Graphene/polymercomposites.Zhang ShuaiShi Han 、Lu Ruirui、Cai Hong 、Xie Pian Feng Fan Abstract:Graphene discovered in 2004 is a atomic two-dimensional(2D)nanomaterials. Due to its unusual molecular structure ,graphene shows many novels ,unique physical and chemical properties ,such as excellent electric conductivity ,thermalconductivity ,thermal stability.Graphene as nano enhanced components, a small amount of added can make polymer thermal, mechanical, electrical and other physical properties are improved significantly.So its application field widely, have drawn the attention of the many scholars scientists.This paper mainly introduces the interface structure of polymer composite materials, graphene structure and interface, implementation and application of graphene/polymer composites as well as on the outlook for the future development prospect.Key words: Graphene,Polymer composite materials Material modification、Mechanical properties、Electrical performance、Thermal properties、application.一：石墨烯/聚合物的研究现状自年石墨烯发现以来，石墨烯的研究成果层出不穷，其中包括，生活领域，医用领域，电化学领域等。

还原氧化石墨烯及其复合材料的制备与吸波性能研究摘要不论是在军事领域，还是民用领域，高性能吸波材料因具有厚度薄、质量轻、吸收强以及吸收频带宽的优点而具有潜在的应用价值。

在众多高性能吸波材料中，石墨烯凭借其较低的密度、超高的比表面积、优异的介电性能、机械性能和化学稳定性成为了吸波领域研究的热点，然而，石墨烯较高的介电常数使得其阻抗匹配特性极差，造成大量的电磁波被反射，进而导致其较差的吸波性能。

针对以上问题，本文以还原氧化石墨烯为基体，通过引入导电聚合物和核壳结构的纳米粒子来提升还原氧化石墨烯的阻抗匹配特性，从而增强其对电磁波的吸收；此外，为了探索其在实际过程中的应用，我们将制备的粉末状吸波剂均匀分散于环氧树脂中，对其吸波性能进行了研究。

具体研究内容和结果如下：（1）以苯胺功能化修饰的还原氧化石墨烯（rGO-An）为活性点，通过界面聚合法将纳米棒状的聚苯胺（PANI）接枝在rGO表面，形成还原氧化石墨烯共价接枝聚苯胺（rGO-g-PANI）复合材料。

当该复合材料在石蜡中的掺杂比为30wt%时，获得最优的吸波性能，在厚度为3mm时，最小反射损耗（RL）可以达到-45.2dB，有效吸收带宽能够覆盖4.4GHz，这表明PANI纳米棒的接枝明显能够改善rGO的吸波性能；此外，为了突出rGO和PANI纳米棒接枝的增强效果优于二者的物理吸附，我们将rGO/PANI复合材料和rGO-g-PANI复合材料的吸波性能作了对比，并且对其机理进行了探讨。

（2）以类沸石咪唑酯骨架材料（ZIF-67）为芯材，以氧化锌（ZnO）为壳层，合成具有核壳结构的ZIF-67@ZnO纳米粒子，然后通过高温煅烧的方式，将ZIF-67中的有机物裂解掉，形成核壳结构的Co/NPC@ZnO纳米粒子，当30wt%的Co/NPC@ZnO纳米粒子混合在石蜡中时，该纳米粒子能够对电磁波产生最强的吸收效果；最后，我们将该纳米粒子与GO复合，通过水合肼的还原作用，形成rGO包裹Co/NPC@ZnO纳米粒子的三维网络结构，此三维网络结构的最小RL值为-45.4dB，有效吸收带宽为5.4GHz，而吸波剂的厚度仅有2mm，结合rGO的吸波性能，我们研究了Co/NPC@ZnO的增强机理。

石墨烯基复合材料的制备与性能研究石墨烯是一种单层碳原子排列成的二维晶体，具有极高的强度、导电性和导热性。

在过去的几年里，石墨烯在材料科学领域引起了广泛的关注。

为了进一步发展石墨烯的应用，研究人员开始将石墨烯与其他材料相结合，形成石墨烯基复合材料。

这些复合材料具有优异的性能和多样化的应用前景。

本文将探讨石墨烯基复合材料的制备方法以及其性能研究。

一、石墨烯基复合材料的制备方法1. 化学气相沉积法（CVD）化学气相沉积法是一种常用的制备大面积石墨烯的方法。

该方法通过在金属衬底上加热挥发的碳源，使其在高温下与金属表面反应生成石墨烯。

石墨烯的生长在具有合适结晶特性的金属表面上进行，如铜、镍等。

CVD法制备的石墨烯可以获得高质量、大尺寸的单层石墨烯。

2. 液相剥离法液相剥离法是一种以石墨为原料制备石墨烯的方法。

通过在石墨表面涂覆一层粘性聚合物，然后利用粘性聚合物与石墨之间的相互作用力，将石墨从衬底上剥离，最终得到石墨烯。

这种方法能够制备出大面积的石墨烯，并且使用简便、成本较低。

3. 氧化石墨烯还原法氧化石墨烯还原法是一种制备石墨烯的简单方法。

首先将石墨烯氧化生成氧化石墨烯，然后通过还原处理，还原为石墨烯。

该方法可以在实验室条件下进行，操作简单方便。

然而，由于氧化石墨烯的导电性较差，所得石墨烯的质量较低。

二、石墨烯基复合材料的性能研究1. 机械性能石墨烯具有出色的机械性能，其强度和刚度超过大多数材料。

石墨烯基复合材料的机械性能主要取决于基体材料和石墨烯的界面相互作用。

研究表明，合适添加石墨烯可以显著提升材料的强度和硬度。

2. 电学性能石墨烯具有优异的电学性能，可以用作电极材料、导电填料等。

石墨烯基复合材料在导电性能方面表现出色，可以用于制备柔性电子器件、传感器等。

3. 热学性能由于石墨烯的热导率高达3000-5000 W/(m·K)，石墨烯基复合材料在热学性能方面具有巨大的潜力。

石墨烯能够显著提高基体材料的热导率，因此可以应用于散热材料、热界面材料等领域。