機(jī)械剝離法石墨烯及其透明導(dǎo)電薄膜的制備研究.pdf

1、石墨烯是一種二維的、由sp2碳原子組成的擁有蜂窩狀結(jié)構(gòu)的、單碳層的新型材料，其奇特的結(jié)構(gòu)賦予了其卓越的物理化學(xué)性能，在儲(chǔ)能、透明薄膜電極、復(fù)合材料等范疇有著廣大的應(yīng)用遠(yuǎn)景。近年來(lái)，大量制備高質(zhì)量石墨烯吸引眾多目光。同時(shí)，為了滿足不同方面的需求，對(duì)石墨烯的制備提出了更高的要求。本文的主要研究方向是機(jī)械剝離法石墨烯及其在透明導(dǎo)電薄膜的制備研究，主要研究以下內(nèi)容：
　　蔗糖熔體輔助三輥剝離制備石墨烯。我們研究組曾借助三輥研磨機(jī)，利用高分

2、子膠黏劑對(duì)石墨進(jìn)行剝離成功制備了石墨烯，提出三輥剝離制備石墨烯的方法。該方法的不足之處在于以高分子作為膠黏劑，后期需要用丙酮、環(huán)己酮等有機(jī)溶劑或者馬弗爐高溫加熱去除高分子膠黏劑，對(duì)環(huán)境不友好。當(dāng)前，如何綠色環(huán)保、大規(guī)模制備石墨烯成為一個(gè)新的研究方向。為此對(duì)三輥剝離制備石墨烯方法進(jìn)行改善，選用蔗糖熔體作為膠黏劑輔助三輥剝離制備石墨烯。研究結(jié)果表明蔗糖熔體輔助三輥剝離可以制備優(yōu)質(zhì)石墨烯且該方法具有成本低、效率高、綠色環(huán)保、可以進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)

3、化生產(chǎn)石墨烯等優(yōu)點(diǎn)。
　　濕法球磨微晶石墨制備性能優(yōu)良、尺寸均一的納米尺寸石墨烯。相對(duì)于大尺寸石墨烯，納米尺寸石墨烯在生物醫(yī)學(xué)、透明導(dǎo)電薄膜等方面有著更好的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。因此，如何高效、經(jīng)濟(jì)、大規(guī)模制備性能優(yōu)良、尺寸均一的納米尺寸石墨烯并將其應(yīng)用備受人們的關(guān)注。在本章中，采用行星式球磨，在溶劑N-甲基吡咯烷酮（NMP）中對(duì)原料微晶石墨（mc-G）進(jìn)行球磨剝離，制備了尺寸主要集中在100-200nm、單碳層及少數(shù)層石墨烯（≤5）、缺陷少

4、的納米尺寸石墨烯（NG）。1.22mg/ml的高濃度石墨烯分散液能夠被成功配制得到，而且該分散液在339nm處具有強(qiáng)熒光效應(yīng)。
　　納米尺寸石墨烯/碳納米管混合分散液應(yīng)用于透明導(dǎo)電薄膜的制備。主要探究利用納米尺寸石墨烯/碳納米管作為原料復(fù)合制備透明導(dǎo)電薄膜的工藝。為了更好的提高薄膜的成膜性，在薄膜前軀體分散液中加入少量表面活性劑作為膠黏劑，在本實(shí)驗(yàn)中選擇PVP和SDS。研究結(jié)果表明當(dāng)以SDS作為膠黏劑時(shí)，所制得的薄膜的的表面電阻為