论文部分内容阅读
石墨烯作为目前最理想的二维纳米材料,已发现在磁、光、电等方面具有的许多特别的性质。以石墨烯为核心的聚合物复合材料显示出在导电、导热、阻隔等各种优异特性。本文以传统的酚醛树脂为基础，研究氧化石墨烯在酚醛树脂中的分散与还原，制备了石墨烯/酚醛树脂复合材料。围绕复合材料的原位还原、掺杂对电性能影响进行了深入的研究，制备出电导率达到66.67S/m的导电石墨烯/酚醛树脂复合材料。首先采用普通hummers法和改进法制备了氧化石墨（GO），通过红外、拉曼表征结果发现，两种方法制备出来的GO有相似的结构，都生成了羧基、环氧基、羟基等含氧基团，同时也保留了部分石墨的共轭结构。XRD结果表明，改进法制备的GO较普通hummers法得到的GO层间距更大；紫外-可见测试表征结果表明改进法制备的GO的羧基羰基等含氧基团较普通法制备的GO更多，说明改进法较普通Hummers法的氧化程度更高。采用硼氢化钠分别还原两种GO后，两种还原氧化石墨烯的电导率差别仅约0.25%。低的导电率差别说明氧化程度的高低对还原后的石墨烯的导电性能影响轻微。其次分别采用水合肼、硼氢化钠、氢碘酸还原GO，通过拉曼、XRD、扫描电镜测试表征结果证明，采用氢碘酸还原后的还原氧化石墨烯（RGO）结构更紧密，缺陷更少，还原得更加完全；通过对比实验和EDS表征测试结果说明碘对石墨烯有一定的掺杂作用，除了物理吸附外可能还存在一种相互作用从而提高了石墨烯的导电性，通过导电测试结果证明，经过氢碘酸还原的RGO电导率为1694.68S/m，远远大于其他两种还原剂还原的RGO。再采用原位聚合还原法制备了RGO酚醛树脂复合材料，通过XRD测试证明，酚醛树脂（PF）的存在增加了石墨烯的层间距。复合材料导电性结果表明：通过简单混合方式制备的RGO/PF复合材料的电导率最大为0.02S/m，远小于GO/PF原位还原制备的RGO/PF复合材料的最大电导率66.67S/m；60℃加入GO时复合材料最大电导率为66.67S/m，比90℃加入制备的复合材料的电导率37.95S/m更好。复合材料的渗滤阈值约在GO与苯酚配比为1:10处，在1:5时，可制备电导率达到66.67S/m的RGO/PF复合材料。最后用原位还原法制备银沉积石墨烯，通过红外、拉曼、XRD、紫外、扫描电镜测试表征结果说明生成了球型纳米银颗粒。研究其导电性结果表明：碳酸银与氧化石墨的加入量为1:8的时候，电导率可达1.04×104S/m，之后再增加Ag的含量变化不大。在碳酸银与苯酚质量比为1:4的条件下，采用原位还原法将银沉积石墨烯加入到酚醛树脂中，制备的Ag-RGO/PF复合材料的渗滤阈值约为1:20（GO:苯酚），说明银和石墨烯的协同作用可降低复合材料的渗滤阀值近50%。