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利用超临界二氧化碳制备石墨烯基复合材料

薛浩  
【摘要】:本论文采用改进的Hummers法制备了氧化石墨,并对其进行高温膨胀还原得到石墨烯,采用超临界流体技术,主要是利用超临界二氧化碳作为反应介质,将金属、金属氧化物、高分子负载到石墨烯上,制备了石墨烯基复合材料,给予石墨烯更多的功能。通过添加少量共溶剂,改善了超临界二氧化碳的极性,将超临界流体技术与二维平面石墨烯相结合,考察了石墨烯作为载体负载各种不同物质情况,拓宽了石墨烯的应用范围,具有一定的应用与研究价值。 以石墨烯为载体,利用超临界二氧化碳-甲醇制备了PtRu/EG复合材料,通过透射电镜(TEM)观察3nm左右的金属纳米颗粒稠密均匀的负载石墨烯上。X射线衍射(XRD)与X射线光电子能谱(XPS)证实负载金属为PtRu,形成合金相。与常用的商业催化剂载体Vulcan XC-72炭黑制备的复合材料相比(PtRu/C),所制备的PtRu/EG对于甲醇电氧化具有极好的催化活性及稳定性。 以氧化石墨烯(GO)为载体,利用超临界二氧化碳-乙醇制备了Co3O4/GO复合材料。XRD证实负载在GO上的颗粒为Co3O4。通过TEM观察30nm左右的Co3O4纳米颗粒负载在GO片层上。用热失重分析确定了Co3O4的负载量约为46.5wt%。所制备的Co3O4/GO与单独组分相比(GO和Co3O4)对于高氯酸铵热分解的具有很好的催化作用。但是需要进一步研究调节实验条件,使得Co3O4纳米颗粒和GO在复合材料中实现协同效应的最优化。 以石墨烯为载体,利用超临界二氧化碳制备了聚(2,4-己二炔-1,6-二醇)/膨胀还原石墨烯复合材料。通过TEM观察聚(2,4-己二炔-1,6-二醇)在膨胀还原石墨烯上呈现无固定形态的负载。用荧光光谱调查了复合材料的发光性质。与聚合物相比,复合材料的发光强度受到石墨烯抑制作用的影响略有下降,但是仍然可以作为光学材料使用,同时石墨烯的优异的力学性质有望于拓宽聚二乙炔的应用范围。


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