改性石墨及其复合膜的制备、结构与性能

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石墨烯(Graphene)是准二维结构的碳材料,因其具有机械强度高、导热性好、比表面积大和非凡的电子传递等特殊性能,在近年来倍受科研工作者的高度关注。氧化石墨作为制备石墨烯的重要原料之一,来源广泛,价格低廉,比表面积大,含有许多极性基团,离子交换能力强,使得其容易与聚合物进行复合,这为以氧化石墨为前驱体的石墨烯/聚合物复合材料提供了良好的制备途征。本文以石墨为原料制备了氧化石墨、石墨烯,并对氧化石墨、石墨烯与磺化聚醚醚酮复合进行了初步的探讨。全文共分三个部分:   第一部分采用液相氧化法制备了氧化石墨,并通过水合肼还原剥离的氧化石墨制备了石墨烯。运用红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和拉曼光谱(RS)对氧化石墨和石墨烯的结构进行了对比分析。结果表明,制备的氧化石墨含有较多羟基、羧基等极性基团,层间距比石墨增加了5.45A;而由氧化石墨得到的石墨烯虽然恢复了部分石墨的sp2结构,但结晶强度和规整度比石墨有所降低。热失重(TG)分析表明,石墨烯具有比氧化石墨更为优异的热稳定性。   第二部分采用溶液共混法制备了不同组成的SPEEK/GO复合膜。复合膜的XRD分析表明,当氧化石墨和磺化聚醚醚酮复合后,氧化石墨的层间距增大了5.2A。采用热分析、交流阻抗法、万能试验机等考察了复合膜的热学性能、质子传导性和力学性能。结果表明,复合膜的热稳定性得到提高,但复合膜的质子传导率和拉伸强度却低于磺化聚醚醚酮纯膜,且随着氧化石墨含量的增加而降低。   第三部分首次采用溶液共混法制备了磺化聚醚醚酮/石墨烯复合膜。运用FTIR和XRD对复合前后的结构进行了对比。结果表明,复合膜的非晶峰强度大于纯膜的非晶峰强度;复合膜的热稳定性明显提高。当石墨烯的含量达到2%,复合膜的电导率比纯膜提高了近一个数量级。
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