层层自组装制备石墨烯高分子纳米复合材料

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1、项目编号：[092203]复旦大学本科生学术研究资助计划（FDUROP）曦源项目结题报告课题名称：层层自组装制备石墨烯/高分子纳米复合材料项目负责人陈志超院系高分子科学系导师刘天西填表日期2010-4-1复旦大学教务处制表一.项目基本信息项目姓名性别学号院系专业固定电话手机电子邮箱负责人陈志超男06307050005高分子科学系高分子材料与工程06307050005@fudan.edu.cn项目其他成员指导姓名工号单位固定电话手机电子邮箱教师刘天西高分子科学系55664197txliu@fudan.edu.cn成果形式□论文■报告□其他成果是否发表□是■否成果发表情况

2、（包括发表论文题目、期刊名称、期刊类别、作者排序、发表日期、卷次和页码）研究成果备注：1.项目成员个人信息如有变更，请及时登陆FDUROP网站修改，以便联系；2.期刊类别指：SCI（ScienceCitationIndex，科学引文索引）、EI（EngineeringIndex，工程索引）、ISTP（IndextoScientific&TechnicalProceedings，科技会议录索引）、SSCI(SocialSciencesCitationIndex,社会科学引用索引)等。层层自组装制备石墨烯/高分子纳米复合材料高分子科学系陈志超指导老师刘天西教授摘要：层层自

3、组装（Layer-by-layerselfassembly）技术已被证明是制作超薄薄膜的有效方法。本课题尝试用氢键将聚乙烯醇（PVA），氧化石墨烯（GO）和碳纳米管（CNT）层叠在一起，制备超薄膜。实验中使用的PVA分子量约100,000。氧化石墨烯由氧化石墨在水中超声剥离而得。碳纳米管表面经酸化后，含一定量的羧基和羟基。实验中我们采用紫外吸收光谱，以及XRD等技术手段跟踪其组装程度。制成（PVA/GO/PVA/CNT）20薄膜之后，我们尝试原位还原薄膜中的石墨烯和碳管。还原后的薄膜由相间的PVA，高度取向的石墨烯单层以及相互交错的碳纳米管单层为砖瓦堆砌而成，以紫外光

4、谱中大π键吸收峰来验证还原后的石墨烯。未来将有进一步与电性能有关的测试。关键词：层层自组装；氧化石墨烯；原位还原Abstract:Asasimpleandeffectivemethod,layer-by-layer(LBL)self-assemblyhasbeenextensivelyusedforthepreparationofmultilayerthinfilms.Inthiswork,weutilizedthehydrogenbondingbasedLBLassemblymethodtofabricatepoly(vinylalcohol)(PVA)multil

5、ayerhybridfilmswithgrapheneoxide(GO)andcarbonnano-tubes(CNT).Themolecularweightofpoly(vinylalcohol)isabout100,000.Grapheneoxidenanosheetswerepreparedbytheexfoliationofnaturalgraphiteoxidesinwater.Carbonnano-tubeshasbeenacidized.Wetrytoreducetheas-prepared(PVA/GO/PVA/CNT)20hybridfilms,mu

6、ltilayerPVAfilmscontainingmonolayerdispersedandhighlyalignedgrapheneandcrossedCNTlayercanbeobtained.UVspectroscopyindicatedtherestorationoftheπ-conjugationnetworkwithinthegraphene(G)nanosheets.Keywords:layer-by-layer(LBL)self-assembly;grapheneoxide;in-situreduction引言（前言）近年来，石墨烯越来越受人们的关注

7、。它独具特色的二维单原子层状结构，预示着它在实际应用上的巨大潜力。2004年第一片石墨烯被成功剥离并证明稳定存在后，针对这种特殊结构纳米材料的研究就络绎不绝。由于表面存在的羟基和羧基，氧化石墨烯在分散性、可复合性等方面大大优于石墨烯，且其制备方法相对简单，制备低成本也较低。将之与高分子材料进行复合后，有利于实现高分子与石墨烯间很好的相互作用，得到纳米级分散的复合材料。碳纳米管1991年第一次被报道，它在许多方面性能优越，比如较高的径厚比，较好的柔韧性以及以其较低的密度却拥有的较好强度。它已经成为功能性高分子复合材料中非常重要的填料之一。层层自组装（L