化学剥离制备氧化石墨烯及表征

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1、------------------------------------------------------------------------------------------------化学剥离制备氧化石墨烯及表征制造技术研究2012年10月第5期王增奎张国喜刘聿成张军张永涛（中国航天三江集团江北机械工程有限公司，孝感432000）摘要：以无硫膨胀石墨为原料，采用化学剥离法制备出氧化石墨烯。利用X射线衍射仪（XRD）分析膨胀石墨、氧化石墨、氧化石墨烯的晶体结构；利用傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）研

2、究氧化石墨、氧化石墨烯表面的红外光谱特征。结果表明：对于制备氧化石墨烯，化学剥离这种方法是可行的。另外，FTIR图谱表明，氧化石墨的表面和边缘含有大量的环氧基、羟基等官能团，有利于其在N,N-二甲基甲酰胺溶液中经超声剥离获得质量较好的氧化石墨烯薄片。关键词：氧化石墨烯；化学剥离；纳米结构PreparationandCharacterizationofGrapheneOxidebyChemicalExfoliationWangZengkuiZhangGuoxiLiuYuchengZhangJunZhangY

3、ongtao（ChinaSpaceSanjingGroupJiangbeiMechanicalEngineeringCo.Ltd.,Xiaogan432000）Abstract:Chemicalexfoliationisproposedtoproducegrapheneoxide,usingsulfur-freeexpandedgraphite.X-raydiffractionwas——————————————————————————————————————------------------------

4、------------------------------------------------------------------------employedtoevaluatethestructuralpropertiesofexpandedgraphite,expandedgraphiteoxide,andgrapheneoxide.TheFITRspectroscopywasusedtodemonstrateinfraredspectroscopycharacteristicsofthesurfa

5、ceofexpandedgraphiteoxideandgrapheneoxide.Resultsshowthatchemicalexfoliationisfeasibleforpreparinggrapheneoxide.Inaddition,theFTIRspectraindicatethatlargeamountsofbearhydroxylandepoxidefunctionalgroupsattachedontothesurfaceandthesheetedgesofexpandedgraphi

6、teoxide,whichwerepropitioustoobtainhigh-qualitygrapheneoxidesheetsusingultrasonicdispersioninN,N-dimethylformamide.Keywords:grapheneoxide；chemicalexfoliation；nanostructure1引言石墨烯（graphene)是由单层碳原子紧密堆积成的二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料[1]。石墨烯完美的二维晶体结构，使其具有独特的性能和广阔的应用潜力，因而越

7、来越受到国内外学者极大的关注，并且已经成为材料科学和凝聚态物理领域最为活跃的研究前沿[2]。石墨烯诸多奇特的性质之中最明显的就是它的导热系数和硬度可以跟石墨相比拟，而其抗拉强度也跟碳纳米管相当。另外，它极高的电子迁移率有可能在纳米电子器件、传感器、电池、晶体管以及导电聚合物等领域有着极为卓著的应用价值[3]。因此，目前国际上已有越来越多的学者参与到石墨烯的制备与性能的研究中来，关于石墨烯的生长和剥离已经有不少的报道[4——————————————————————————————————————------

8、------------------------------------------------------------------------------------------～6]。其中，微机械分离法被认为是目前制备高质量石墨烯的最直接、最有效的方法。但是由于这种方法极低的产率以及高成本使得它不适合于大规模的工业应用[7]。本文采用相对比较简易的化学剥脱法，用Hummers法将膨胀石墨氧化，在N,N-二甲基甲酰胺溶液中超