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《吉林大学》 2012年
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氧化石墨烯的表面改性及其复合材料的制备

王莹莹  
【摘要】:石墨烯碳原子紧密堆积形成单层二维蜂窝状晶格结构,具有超大的比表面积以及优异的电学、力学、光学和热学性质,同时基于石墨烯的材料已在电子学、光学、磁学、生物医学、催化、传感器、储能等诸多领域显示出了巨大的应用潜能。但是石墨烯在有机溶剂中分散性比较差,从而严重限制了它的应用范围。本论文中,我们采用表面改性剂--甲苯2,4一二异氰酸酯对氧化石墨烯(GO)进行表面改性,从而改善了其在有机材料中的分散性。 首先,采用改进的Hummers法制备GO,通过多种光谱和形貌研究对GO进行了表征;另外改进的Hummers法制备GO过程中,主要分为低温,中温,高温三个阶段制备GO,由于很多文献报道了制备过程中影响GO氧化程度的因素,所以我们研究了高温阶段氧化时间对GO氧化程度的影响,通过元素分析、Raman光谱等表征手段对产物进行了表征,说明随着氧化时间对氧化石墨烯的氧化程度的影响,同时通过TGA测试说明氧化程度对氧化石墨烯的热稳定性的影响。 其次,我们对GO进行TDI改性,通过红外谱图分析,我们认为TDI成功的接枝到GO上;随后我们对不同含氧量的GO进行TDI改性,对所得样品进行元素分析测试,结果表明GO中的氮元素含量会随着GO含氧量的变化而变化,随着GO中含氧量的增加,GO-TDI的含氮量会相应的增加,我们首次将GO与聚氨酯材料复合,通过SEM测试表明氧化石墨烯在聚氨酯材料中分散性很差,通过TGA测试表明随着GO添加量的增加,氧化石墨烯/聚氨酯复合材料的热稳定性没有明显提高。然后我们利用含有两个异氰酸酯基团的甲苯2,4一二异氰酸酯对氧化石墨烯进行表面改性,使其改性后的GO与硬质聚氨酯材料基体化学偶联,从而改善了在聚氨酯材料中分散性。通过SEM测试表明改性后的GO在聚氨酯泡沫材料中分散性有了明显的改善,通过TGA测试表明随着改性后的GO添加量的增加,改性后的GO/聚氨酯复合材料的热稳定性明显提高。我们将氧化石墨烯/聚氨酯复合材料和改性后的氧化石墨烯/聚氨酯复合材料的热稳定性进行了对比,结果表明改性后的GO/聚氨酯复合材料热稳定性比GO/聚氨酯复合材料要好。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TB383.1

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【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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【二级引证文献】
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【二级参考文献】
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