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《河北科技大学》 2016年
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氧化石墨烯的制备及其应用

苗广远  
【摘要】:氧化石墨烯一般是由石墨经强酸氧化而得到的产物。Hummers法制备氧化石墨烯过程安全,工艺简单且生成物产率高,成为国内外制备氧化石墨烯方法的首选。通过改进Hummers法制备氧化石墨烯,深入讨论了浓H_2SO_4用量、KMnO_4用量、NaNO_3用量和氧化反应时间的变化对制备产物的影响,并对氧化石墨烯采用紫外吸收光谱,电子显微镜和X射线衍射图谱分析测试,确定其最佳制备工艺。通过正交实验、方差分析以及单因素及交互作用分析,最终确定氧化石墨烯的制备工艺为:98%浓H2SO_4用量为35 m L,KMnO_4用量为3 g,氧化反应时间为6 h,NaNO_3用量为1 g。为解决石墨烯难溶于水和普通溶剂而无法与棉纤维有效结合的问题,综合分析氧化石墨烯的片层结构及其含有的大量的含氧基团,利用生成物氧化石墨烯先与棉纤维结合,之后通过还原剂的还原,得到已经有效结合石墨烯的纯棉织物,参照石墨烯的各种优异性能,探究氧化石墨烯处理后棉织物的抗静电、抗菌和防紫外性能。1)氧化石墨烯整理织物抗静电应用的最优工艺为:氧化石墨烯的浓度为4.5 g/L,浸渍温度为55℃,浸渍时间为70 min,还原剂保险粉浓度为3 g/L,还原温度为40℃,还原时间为90 min。2)氧化石墨烯整理织物抗菌应用的最优工艺为:氧化石墨烯浓度为3.5 g/L,浸渍温度为75℃,浸渍时间为80 min,还原剂保险粉浓度为4.5 g/L,还原温度为90℃,还原时间为40 min。3)氧化石墨烯整理织物防紫外应用的最优工艺为:氧化石墨烯浓度为4.5 g/L,浸渍温度为95℃,浸渍时间为40 min,还原剂水合肼浓度为4 g/L,还原温度为25℃,还原时间为20 min。
【关键词】:氧化石墨烯 石墨烯 抗静电 抗菌 防紫外
【学位授予单位】:河北科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TQ127.11
【目录】:
  • 摘要4-5
  • Abstract5-8
  • 第1章 绪论8-16
  • 1.1 课题的研究背景及选题意义8-10
  • 1.1.1 研究背景8-10
  • 1.1.2 选题意义10
  • 1.2 石墨烯的概述10-16
  • 1.2.1 石墨烯的结构10-11
  • 1.2.2 石墨烯的性能11-13
  • 1.2.3 石墨烯的表征13-16
  • 第2章 氧化石墨烯概述16-20
  • 2.1 氧化石墨烯的结构16-17
  • 2.2 氧化石墨烯的制备17-18
  • 2.2.1 Brodie法17
  • 2.2.2 Staudemaier法17
  • 2.2.3 Hummers法17-18
  • 2.2.4 电化学法18
  • 2.3 氧化石墨烯的表征18-19
  • 2.3.1 TM3000电子显微镜18
  • 2.3.2 红外分光光度计18-19
  • 2.3.3 透射电子显微镜19
  • 2.4 本章小结19-20
  • 第3章 氧化石墨烯的制备20-30
  • 3.1 实验部分20-22
  • 3.1.1 实验药品20
  • 3.1.2 实验仪器20-21
  • 3.1.3 氧化石墨烯的制备21-22
  • 3.2 结果与讨论22-29
  • 3.2.1 紫外可见吸收光谱(UV-Vis)22-25
  • 3.2.2 TM3000电子显微镜(SEM)25
  • 3.2.3 傅里叶-红外光谱(FT-IR)25-27
  • 3.2.4 透射电子显微镜(TEM)27
  • 3.2.5 X射线衍射图(XRD)27-28
  • 3.2.6 氧化石墨烯的物理现象28-29
  • 3.3 本章小结29-30
  • 第4章 氧化石墨烯的应用30-48
  • 4.1 实验部分30-34
  • 4.1.1 实验药品30-31
  • 4.1.2 实验仪器31
  • 4.1.3 氧化石墨烯在纯棉织物上的应用31-32
  • 4.1.4 性能测试方法32-34
  • 4.2 结果与讨论34-45
  • 4.2.1 抗静电性能的测试分析34-39
  • 4.2.2 抗菌性能测试分析39-42
  • 4.2.3 防紫外性能测试分析42-45
  • 4.3 本章小结45-48
  • 结论48-50
  • 参考文献50-54
  • 攻读硕士学位期间所发表的论文54-56
  • 致谢56

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