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石墨柱采用了一種天然大分子—明膠作為輔助剝離石墨的原料。實驗結果表明,石墨在明膠溶液中有著很好的剝離效果,在優化了剝離條件之后,制得的石墨烯的水分散液濃度最高可達 0.6mg/ml。拉曼光譜、TEM與AFM表征證明了剝離得到的石墨烯片層尺寸較小,幾乎都在幾百納米至一、二微米之間。由于單寧酸能吸附在RGO表面阻止其團聚,因此整個還原過程中無需加入其他穩定劑,也因此RGO在多種溶劑中都具有很好的分散性及穩定性。然而,目前中仍存在不足之處,實驗中通常所采用的還原劑為水合肼等一類具有很強毒性的試劑,對于人體及自然環境都有著巨大的潛在危害,且反應完畢后的廢液處理也成為了難題。拉伸測試表明,復合物膜的機械性能與純明膠膜相比得到了顯著的提升。針對這一問題設計了兩種環境友好型的石墨烯制備方法。 第一種方法:仍基于氧化石墨烯溶液還原法,采用一種天然植物多酚-單寧酸代替水合肼作為還原劑成功地制備了還原氧化石墨烯(RGO)。
石墨粉通過紫外、紅外、X射線光電子能譜(XPS)、X射線衍射(XRD)等測試手段證明了單寧酸對于GO的還原作用,并利用原子力顯微鏡(AFM)、透射電鏡(TEM)等對制得的RGO的表面形貌進行了表征。石墨烯(Graphene)是由單層碳原子以六圓環形式緊密堆積而成的二維片狀材料,具有理想的晶格結構和獨特的電學、光學、力學和熱學等性質,在納米電子器件、傳感器、儲能器件及復合材料等領域有著廣泛的應用前景。之后,利用單寧酸螯合金屬離子的特性,一步法制備了RGO-銀納米粒子復合物,單寧酸在過程中同時還原GO和銀離子,并且由于吸附和螯合作用使銀納米粒子固定在了RGO表面上。通過掃描電鏡(SEM)觀察復合物膜的拉伸斷面,發現石墨烯在聚合物基體中分散程度很高,這也是石墨烯對于明膠優異的力學增強的決定因素之一。目前,石墨烯的制備方法主要包括:微機械剝離法、化學氣相沉積法、外延生長法、氧化石墨烯溶液(Graphene Oxide,GO)還原法和有機合成法等等。第二種方法:基于液相直接剝離石墨的方法。這種方法得到的石墨烯與化學還原法得到的石墨烯相比結構更完整、缺陷更少。其中,氧化石墨烯溶液還原法具有成本低、產率高以及可大批量生產等特點,是目前研究領域最被廣泛應用的方法。TEM與AFM的結果同時顯示了所得的石墨烯大多為幾層,只有少數為單層石墨烯。紫外和XRD測試都證明了銀納米粒子的生成,而通過TEM更直觀地觀察到了RGO表面的銀納米粒子。 之后,利用石墨烯在明膠溶液中的分散液直接澆注制得了明膠-石墨烯的復合物膜。
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