氧化石墨烯稳定的Pickering乳液及其性能研究的文献综述

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1、氧化石墨烯稳定的Pickering乳液及其性能研究的文献综述专业：高分子材料与工程班级：10级（涂料方向）作者：梅梦凡导师：申亮教授摘要：简述了石墨烯的结构特征，制备方法；氧化石墨烯的几种制备方法；Pickering乳液的稳定机理及影响稳定性的因素，并探讨Pickering乳液的研究现状及对未来的展望。关键词：石墨烯；氧化石墨烯；Pickering乳液；稳定性碳原子人类最早认识的构成一切生物机体的主要之一,而自2004年石墨烯被发现以来，这种由层碳原子紧密堆积而成的二维蜂窝状的晶格结构的碳质材料，因为其优异的性能而越来越受到人们的关注与研究

2、[1]。作为石墨烯的前驱体的氧化石墨烯也备受关注，氧化石墨是通过强氧化剂氧化石墨而制得的一种石墨衍生物。目前，主要有三种制备氧化石墨的方法：Brodie，Staudenmaier和Hummers法，其中Hummers方法因其应时间短，反应过程简单，对环境污染小和安全性高等优点成为目前普遍采用的方法之一。本文采用改进的Hummer法制得的氧化石墨烯来稳定Pickering乳液，并探究该乳液的性能。Pickering乳液是采用固体粒子代替有机乳化剂来稳定乳液的一种新型乳液，影响乳液稳定性的因素来源于对固体颗粒直接或间接的影响[2,3]；随着纳米

3、技术的发展，国内外对其进行更加深入和广泛的研究从而在生产中表现出巨大的潜力。1石墨烯1.1石墨烯的结构2004年，英国Manchester大学的Geim等人通过胶带反复剥离石墨片(微机械力分离法)得到只有一个原子厚度的石墨单片—石墨烯（graphene）[1]。图1.石墨烯的结构示意图[1]单层的石墨烯是二维晶体结构，在平面内，碳原子以六元环的形式进行周期性的有序的排列，形成蜂窝状的晶格结构。1991年被日本人[4]发现的碳纳米管，可以看做是由石墨烯卷曲形成的一维结构[1],[5]，1985年被美国人[6]发现的富勒烯可以看做是由石墨烯团聚

4、而成的零维结构[7]，而三维的石墨则可以看做是由三层的石墨烯片有序的堆积而成[8]，因此，石墨烯可以看做是其他维度的碳材料的基本结构单元。图2：石墨烯是构成其他碳材料的基本单元[9]在石墨烯的单层架构中，每个碳原子通过σ键与邻近的三个碳原子相连接，形成了sp2的杂化轨道，使得石墨烯具有很强的强度，同时由于存在未成键的π电子形成的π轨道，有助于电子的离域网络，使得电子可以在石墨烯中自由的移动，因而具有优异的导电性能[10]。并且对于石墨烯来说，其自身廉价易得，因此可以满足于工业生产，更受到广泛的关注与运用。1.2石墨烯的制备石墨烯在1975年

5、最早由Lang[11]等人制得单层和多层的混合石墨，在后来的一段时间里，学者们对石墨烯的制取也进行了大量的实验，直到2004年由Giem等人通过剥离的方法得到只有一个原子厚度的石墨烯，为以后的科研道路打开了一条通道。目前来说，制备石墨烯的方法有：微机械剥离法，化学合成法，氧化石墨烯还原法，化学气相沉积法等，尽管方法众多，但是目前使用最多的方法是氧化石墨烯还原法。1.3氧化石墨烯的制备方法由于石墨烯的性能优异，因此作为制备石墨烯的前驱体的氧化石墨烯也是备受关注，制备方法有三种：Brodie法，Staudenmaie法，Hummers法，由于H

6、ummers法操作简便，安全无污染，因此使用最广泛。其原理基本相同，均是使用强酸对石墨进行处理，首先形成石墨层间化合物，然后在过量的强氧化剂的作用下，石墨层间化合物被氧化，最后氧化物水解生成石墨烯。三种方法所用强酸与氧化剂如表一所示。表一：三种方法试剂对比Brodie法Staudenmaie法Hummer法质子酸浓H2SO4，浓HNO3浓HNO3浓H2SO4，NaNO3氧化剂KC1O4KC1O4KMnO4,H2O22Pickering乳液2.1Pickering乳液简介乳液，通常是由两种不相溶的液体组成的体系，分别称为分散相和连续相，分散相

7、以分散的液滴的形式分布于连续相之中。为了保持乳液的稳定性，要加入具有亲水亲油两性基团的物质—表面活性剂。表面活性剂有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降，在机械搅拌的协助作用下，使分散相不易发生絮凝，从而使乳液更加的稳定。早在20世纪初期，Ramsden[12]在研究乳液体系的时候，就发现纳米的胶体粒子可以在两相界面形成一层粒子膜从而稳定了不溶相；后来Pickering[13]对这种固体粒子可以稳定乳液体系的现象做了更加深入的研究探索，因此人们也习惯将这样的乳液体系称为“Pickering乳液体系”。传统的乳液

8、所用的表面活性剂，是20世纪50年代随着石油化工业的飞速发展而兴起的精细化工，有“工业味精”的美誉，如今已经渗透到工业生产及大众生活的方方面面中，随着科学技术的不断发展创新，表面