石墨烯及其聚合物复合薄膜的制备与性能研究

【摘要】石墨烯是一种由sp2杂化碳原子构成的二维碳纳米材料，研究表明其具有许多优异的性能，如高理论比表面积、高电荷迁移率、优异的力学性能，这些优异的性能使石墨烯在生物医药、超级电容器、太阳能电池、吸附、防腐等诸多领域有着巨大的潜在应用。本文以天然石墨为原料，通过Hummers氧化法制备得到氧化石墨，然后对其进行改性和还原制备了官能化的石墨烯，通过XRD、FT-IR、SEM等对产物的结构进行了表征。在此基础上，研究了其对重金属Cu2+的吸附性能，结果表明对Cu2+的最大吸附容量高达1689mg/g，这一数值远大于文献中报道的对Cu2+的吸附量，而且吸附过程在短时间内(10分钟)就可达到吸附平衡。这些说明了我们的样品对于Cu2+具有非常优异的吸附能力和潜在的工业应用前景。将官能化石墨烯作为纳米填料添加到环氧树脂中，制备出了不同石墨烯含量的复合薄膜，通过Raman、SEM、TG、纳米压痕、电化学测试等对产物的结构和性能进行了表征。结果表明，掺杂0.7wt%石墨烯的复合薄膜的弹性模量最高，为5.62GPa，比纯环氧树脂的（2.44GPa）增加了约213%；掺杂0.7wt%石墨烯的复合薄膜的腐蚀电流最低，为0.18μA/cm2，比纯环氧树脂的（0.75μA/cm2）减小了约4倍，相应的腐蚀速率为0.3mm/year，低于纯环氧树脂的（1.3mm/year）。将官能化石墨烯作为纳米填料添加到硅丙乳液中，制备出了不同石墨烯含量的复合薄膜，通过Raman、SEM、TG、鼓泡、电化学测试等对产物的结构和性能进行了表征。结果表明，掺杂1.1wt%石墨烯的复合薄膜的屈服应力最高，为24.1GPa，比纯硅丙乳液的（8.2GPa）增加了约3倍；掺杂1.1wt%石墨烯的复合薄膜的腐蚀电流最低，为0.45μA/cm2,比纯硅丙乳液的（13.8μA/cm2）减小了约3个数量级，相应的腐蚀速率为0.8mm/year，低于纯硅丙乳液的（28.7mm/year）。石墨烯良好的防腐性能主要来自于其独特的二维片层结构、优良的导电性以及其表面疏水等特性。
【作者】张用吉；
【导师】孙友谊；
【作者基本信息】中北大学，高分子化学与物理，2014，硕士
【关键词】石墨烯；环氧树脂；硅丙乳液；吸附；防腐；

【参考文献】
[1]罗彦.基于双边市场理论的信用卡产业发展研究[D].湖南师范大学,产业经济学,2013,硕士.
[2]邓中亮,王先逵.微进给装置的计算机数字控制系统的设计与实现[J].自动化学报,1999,02:112-117.
[3]薛艳.外语听力教学中的关联理论[D].福建师范大学,教育,2004,硕士.
[4]段雪聪.社会转型期乡镇信访工作理论与实践研究[D].华东交通大学,科学社会主义与国际共产主义运动,2014,硕士.
[5]郝丰.有限责任公司隐名股东法律问题研究[D].山西财经大学,经济法,2013,硕士.
[6]陈海丽.地貌模型在中学地理教学中的应用策略研究[D].内蒙古师范大学,学科教学（专业学位）,2012,硕士.
[7]来存良.走自主创新之路创建高效洁净示范矿井[J].煤炭经济研究.2003(05)
[8]吴美娜.民族地区基层政府公务员能力建设问题探析[D].东北师范大学,行政管理,2012,硕士.
[9]陈波.离心式污水泵内部流动的三维数值模拟[D].南京理工大学,机械工程,2012,硕士.
[10]于璐璐.“小资”大学生的审美趣味研究[D].南京师范大学,美育学,2012,硕士.
[11]曹曼琳.当事人梦境会谈中问题和行动意念的类型[D].华中师范大学,应用心理学,2014,硕士.
[12]黄磊.二十年大面积烧伤患者液体复苏治疗的回顾性分析[D].南方医科大学,烧伤外科,2012,硕士.
[13]王佳.我国融资租赁的税收政策研究[D].北京交通大学,会计,2013,硕士.
[14]闫廷奎.鞍山邮政速递物流发展战略研究[D].哈尔滨理工大学,工商管理,2012,硕士.
[15]刘志迎,赵倩.产业链概念、分类及形成机理研究述评[J].工业技术经济,2009,10:51-55.
[16]张伶俐.安妮宝贝与外国文学[D].湖南师范大学,中国现当代文学,2013,硕士.
[17]张静.基于ASP.Net的教育服务平台设计与实现[D].北京工业大学,软件工程（专业学位）,2013,硕士.
[18]柴承文.定心上摆式递纸机构的设计与运动仿真[D].西安理工大学,印刷工程,2004,硕士.
[19]常鹏.CCR7/CCL21在非小细胞肺癌淋巴结转移中的作用机制研究[D].第二军医大学,外科学（专业学位）,2013,硕士.
[20]叶晓琰,石海峡,胡敬宁,张生昌.外环流转子泵转子与泵体间间隙的优化选择[J].农业机械学报.2007(04)
[21]张力滨.鹤伊公路不良路段的处理研究[D].东北林业大学,2002.
[22]彭贺.股民投资预期形成的心理机制研究[D].华东师范大学,应用心理学,2001,硕士.
[23]彭丽冰.论先秦儒家礼乐文化与当代社会公德教育[D].西南交通大学,马克思主义理论,2013,硕士.
[24]刘小靖.不规则曲面的纹理映射算法研究[D].西安科技大学,应用数学,2014,硕士.
[25]俞涛.集装箱码头集卡作业组织优化研究[D].西南交通大学,交通运输规划与管理,2013,硕士.
[26]王成.基于超级电容的置地式地铁再生制动能量回收技术研究[D].南京航空航天大学,电力电子与电力传动,2013,硕士.
[27]向衍,吴中如,傅志敏.基于数据仓库技术的大坝安全决策支持系统[J].水电能源科学,2002,04:14-16.
[28]徐金巧.耳部望诊源流考[D].黑龙江中医药大学,中医基础理论,2013,硕士.
[29]刘苏峡,邢博,袁国富,莫兴国,林忠辉.中国根层与表层土壤水分关系分析[J].植物生态学报,2013,01:1-17.
[30]林兴周.临泽绿洲时空变化过程及其驱动机制研究[D].兰州大学,地图学与地理信息系统,2013,硕士.
[31]纪又文.船员劳务市场建设中的政府作用研究[D].苏州大学,公共管理（专业学位）,2014,硕士.
[32]李文莉.当代大学生爱国主义教育研究[D].苏州大学,思想政治教育,2014,硕士.
[33]孙灵敏.解析后殖民主义视角下的《耻》[D].辽宁大学,英语语言文学,2012,硕士.
[34]臧轩.论我国消费者维权机制的完善[D].山西财经大学,经济法学,2014,硕士.
[35]杨良珍.英国金融巡查员制度（FOS）的法律分析[D].华中师范大学,法律,2013,硕士.
[36]泥倩倩.山东省旅游节庆品牌化发展研究[D].华中师范大学,人文地理学,2014,硕士.
[37]邓春林.增设串通拍卖罪之探析[D].南昌大学,法律（专业学位）,2012,硕士.
[38]王娟.论曾繁仁生态美学观[D].安徽大学,文艺学,2013,硕士.
[39]樊莉萍.考古出土的明代瓷质香炉研究[D].吉林大学,文物与博物馆,2014,硕士.
[40]宣丰.东华大学图书馆地源热泵系统设计与分析[D].东华大学,建筑与土木工程（专业学位）,2014,硕士.
[41]陈小可.具有不确定参数的LQG对偶控制问题研究[D].西安理工大学,检测技术与自动化装置,2004,硕士.
[42]李辉.对“低价中标项目”实施的成本控制研究[D].南京理工大学,项目管理,2012,硕士.
[43]余彬.基于社会—空间结构的城市发展战略转型研究[D].成都理工大学,自然地理学,2013,硕士.
[44]罗伦.正义的另一种可能[D].西南政法大学,法理学（专业学位）,2012,硕士.
[45]李瑞华,李霞.数据仓库在中小型企业决策支持系统中的应用[J].山西广播电视大学学报,2005,06:24-25.
[46]苏春霞.1500MPa级低合金超高强度钢实验室研制开发[D].东北大学,材料工程,2010,硕士.
[47]冯冉.金属钌催化剂催化氢化前手性酮对映选择性的研究[D].北京化工大学,化学,2013,硕士.
[48]毕朋.聚吡咯包覆锡基锂离子电池负极材料的制备及性能研究[D].天津大学,2014.
[49]李晓明,张继福.一种基于学习的自动图像配准检验方法[J].自动化学报,2008,01:7-13.
[50]周颖.社会主义核心价值体系视域下少数民族优秀传统文化研究[D].中南民族大学,思想政治教育,2013,硕士.