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1、石墨烯复合资料的制备及其性能研究进展论文题目:石墨烯复合资料的制备及其性能研究进展学生姓名:学号：院（系）：化工与制药工程系专业班级：指导教师：职称：201年月石墨烯复合资料的制备及其性能研究进展纲要:石墨烯以其优秀的性能和独到的二维构造成为资料领域研究热门。本文综述了石墨烯的制备方法并剖析比较了各样方法的优弊端,简单介绍了石墨烯的力学、光学、电学及热学性能。鉴于石墨烯的复合资料是石墨烯应用领域中的重要研究方向,本文详尽介绍了石墨烯聚合物复合资料和石墨烯基无机纳米复合资料的制备及应用，以及石墨烯复合资料的展望。重点词:石墨烯;制备;性能;复合资料IResearchProgressonPrepa
2、rationandpropertiesofgraphenecompositematerialsAbstract:Graphenehasbecomeahotresearchfieldofmaterialforitsexcellentperformanceanduniquetwo-dimensionalstructure.Thispapersummarizesthemethodforpreparinggrapheneandcomparedtheadvantagesanddisadvantagesofvariousmethods,introducesthemechanics,grapheneopti
3、cal,electricalandthermalproperties.Compositematerialsbasedongrapheneisanimportantresearchdirectioninthefieldofapplicationofgraphene,thispaperintroducesthepreparationandapplicationofgraphenepolymercompositesandgraphenebasedinorganicnanocompositematerial,andtheprospectofgraphenecompositematerials.Keyw
4、ords:graphene;preparation;properties;compositematerialsII目录前言11石墨烯简介21.1石墨烯的发展21.2石墨烯的基天性质22石墨烯复合资料制备42.1石墨烯/无机纳米复合资料42.1.1石墨烯与金属化合物复合4石墨烯-其余金属化合物复合6石墨烯-非金属资料复合7石墨烯/聚苯胺(PANI)复合资料8石墨烯/聚乙烯复合资料8石墨烯/聚苯乙烯复合资料83石墨烯复合资料的应用93.1.石墨烯在聚合物复合资猜中的应用9对聚合物力学性能的改良9参照文件12III前言石墨烯自2004年被发现以来,就惹起了资料科学家的宽泛关注,在世界范围内掀起了石墨
5、烯资料的制备和应用研究的高潮。石墨烯是sp2杂化的碳原子形成的单原子层厚度，摆列成二维蜂窝状的晶体。其优秀的物理和化学性质、较大的表面积和较低的制备成本，比较适合应用于功能性复合资料的开发。复合资料是以一种资料为基体，增添一种或一种以上其余资料组合而成的资料。各样构成资料在性能上相互扬长避短，产生共同效应，使复合资料的综合性能优于原构成资料，进而知足不一样的应用需求。石墨烯复合资料是以石墨烯为基体，在此中增添聚合物或其余无机资料而形成的复合资料。在制备以及应用研究中，石墨烯复合资料能够分为：石墨烯/聚合物、石墨烯/无机资料等二元复合资料以及石墨烯/无机资料/聚合物三元复合资料等。石墨烯复合资料
6、的应用远景比较宽泛，比方应用于传感器、储能、催化和电极资料等领域。11 石墨烯简介1.1石墨烯的发展石墨烯的理论研究已有60多年的历史。石墨烯向来被以为是假定性的构造，没法单独稳固存在，直至2004年，英国曼彻斯特大学两位科学家安德烈杰姆和克斯特亚诺沃消洛夫采纳简单的“微机械剥离法”第一在实验中成功地从石墨中分别出二维构造的石墨烯1-3，进而证明它能够独自存在，两人也因“在二维石墨烯资猜中的创始性实验”而共同获取2010年诺贝尔物理学奖。1.2石墨烯的基天性质石墨烯作为单原子层的二维石墨晶体模型，基础构造都是sp2碳资料，被以为是富勒烯、碳纳米管和石墨的基本构造单元。石墨烯作为一种新式的纳米资
7、料，它拥有一些特别优秀的性质，如大的比表面积、高机械强度以及超强的电子传导能力。石墨烯由一层密集的、包裹在蜂巢晶体点阵上的碳原子构成，是世界上最薄的二维资料，其厚度仅为0.335nm。构造完好的石墨烯是由不含任何不稳固键的苯六元环组合而成的二维晶体，化学稳固性高，表面呈惰性状态，与其余介质如溶剂等的相互作用较弱，并且因为石墨烯片与片之间有较强的范德华力的作用，使其简单产生齐集难溶于水及常化用的有机溶剂，对于进一步研究和应用有必定的限制。所以对石墨烯进行必定程度的功能并将其溶解于特定的溶液中，能够实现石墨烯的功能化利用和性质的发挥。在0.1mol/L的pH=7的PBS缓冲液中测试石墨烯修饰电极的
8、电化学性质，发现它有比纯真的石墨电极、玻璃碳电极以及金刚石电极都要优秀的电化学性质，主要表此刻经过沟通阻抗谱测得的电阻显然低于其余碳材料；经过循环伏安法测得的曲线出现了显然的氧化复原峰，并且氧化复原峰电流与扫描频率的平方根有显然的线性关系，这表示经过石墨烯修饰电极上的氧化复原过程能够实现特定物质的检测。1.3石墨烯的构造石墨烯(Graphene)是由单层碳原子密切聚积成二维蜂窝状晶格构造的一种碳质新材料。这类石墨晶体薄膜的厚度只有0.335nm，只有头发的20万分之一，是形成其余维数碳资料（如零维的富勒烯、一维的纳米碳管和三维的石墨等）的基本单元拥有极好的结晶性及电学性。完满的石墨烯是二维的，
9、只包含六角元胞（等角六边形），但在实质状况下难免出缺点的存在，这些缺点的地方就会不再是碳六元环而是五元环或七元环等。这些少2量存在的碳五元环能够使得石墨烯发生卷曲，再和其余的碳六元环卷曲形成的圆柱一同组成关闭的一维碳纳米管；十二个碳五元环和必定的碳六元环就会一同构成富勒烯。1.4石墨烯性能简介1.4.1光学性能(1) 石墨烯拥有优秀的光学性能。(2) 理论和实验结果表示，单层石墨烯汲取2.3%的可见光，即透过率为97.7%。(3) 从基底到单层石墨烯、双层石墨烯的可见光透射率挨次相差2.3%。1.4.2电学性能(1) 石墨烯的每个碳原子均为sp2杂化，并贡献节余一个p轨道电子形成一个大键，电子
10、能够自由挪动，给予石墨烯优秀的导电性。(2) 电子在石墨烯中传输时不易发生散射，迁徙率可达200000cm2/(V*s)，约为硅中电子迁徙率的140倍，其电导率可达104S/m，是室温下导电性最正确的资料。(3) 石墨烯的导电性可经过化学改性的方法进行控制，并可同时获取各样鉴于石墨烯的衍生物。(4) 双层石墨烯在必定条件下还可表现出绝缘性。1.4.3力学性能(1) 石墨烯是已知资猜中强度和硬度最高的晶体构造。(2) 其抗拉强度和弹性模量分别为125GPa和1.1TPa。(3) 石墨烯的强度极限为42N/m2.。1.4.4热学性能(1) 石墨烯的室温热导率约为5300W/mK，高于碳纳米管和金刚
11、石，是室温下铜的热导率的10倍多。(2) 石墨烯的理论比表面积可达2630m2/g。32石墨烯复合资料制备石墨烯拥有优秀的导电、导热和力学性能，可作为制备高强导电复合资料的理想纳米填料，同时分别在溶液中的石墨烯也可和聚合物单体相混淆形成复合资料系统，别的石墨烯的加入使复合资料多功能化，不只表现出优秀的力学和电学性能，且拥有优秀的加工性能，为复合资料供给了更广阔的应用领域。可是构造完好的石墨烯是由不含任何不稳固键的苯六元环组合而成的二维晶体，化学稳固性高，其表面呈惰性状态，与其余介质（如溶剂等）相互作用较弱，且石墨烯片与片之间存在较强的范德华力，简单产生聚会，使其难溶于水和常用有机溶剂，限制了石墨烯的进一步研究和应用。而氧化石墨烯表面含有大批的含氧官能团，如羟基、羧基等，这些官能团使得改性石墨烯成为可能。石墨烯氧化物是大规模合成石墨烯的起点，也是实现石墨烯功能化的最为有效的门路之一，可经过将氧化石墨烯作为新式填料来制备功能聚合物纳米复合资料来实现，以改良纳米复合资料的力、热、电等综合性能。当前研究的石墨烯复合资料主要有石墨烯/聚合物复合资料和石墨烯/无机物复合资料两类，其制备方法主要有共混法、溶胶凝胶法、插层法和原位聚合法。2.1石墨烯/无机纳米复合资料将无机资料分别到石墨烯纳米片表面制成石墨烯/无机纳米复合资料,无机纳米粒子的存在可使石墨烯片层间距增
