石墨烯基膜材料的功能化改性與制備.pdf

1、新型碳納米材料以其優(yōu)異的物理化學(xué)性能已逐步帶領(lǐng)人類走進(jìn)“碳材料時代”，其中石墨烯具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能和大的比表面積，使其擁有極大的應(yīng)用前景與工業(yè)化潛力。石墨烯材料的功能化改性成為了當(dāng)前科學(xué)研究的重點(diǎn)方向。本文從石墨烯功能化改性出發(fā)，結(jié)合膜材料制備的方法，制備了三種石墨烯基膜材料，分別應(yīng)用于水處理和智能響應(yīng)等熱點(diǎn)領(lǐng)域。具體內(nèi)容如下:
　　1.通過水熱法將三氧化二鐵（α-Fe2O3）晶體原位生長在氧化石墨烯(GO)片層上得到了α-F

2、e2O3@rGO復(fù)合片，然后將其通過真空抽濾固定在聚丙烯腈(PAN)納米纖維膜表面，制備出新型α-Fe2O3@rGO/PAN納米纖維復(fù)合膜。所制備的復(fù)合膜既克服了納米粒子容易團(tuán)聚的缺陷，又增加了比表面積，而且作為膜材料，方便回收重復(fù)使用。本文通過多種表征方法詳細(xì)研究了α-Fe2O3@rGO/PAN納米纖維復(fù)合膜的組成、形態(tài)和結(jié)構(gòu)。在275W的鎢燈下進(jìn)行光催化實驗表明，所制備的復(fù)合膜對多種有機(jī)染料都展現(xiàn)出很高的光降解率，其中對次甲基藍(lán)的光

3、降解效果最好，20mL的20mg/L染料溶液光降解2h降解率可高達(dá)98.5％。本文還嘗試了復(fù)合膜在太陽光下的光降解實驗，依然呈現(xiàn)很高的降解率，展現(xiàn)出工業(yè)廢水處理領(lǐng)域的應(yīng)用前景。
　　2.通過數(shù)控激光直寫將GO均質(zhì)膜一步還原，制備出了GO/rGOJanus復(fù)合膜，并探索了作為濕熱驅(qū)動執(zhí)行器等方面的應(yīng)用。本文對激光直寫法制備的GO/rGO Janus復(fù)合膜的結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成進(jìn)行了表征，并對其熱響應(yīng)和濕響應(yīng)能力進(jìn)行實驗。系統(tǒng)研究了不同厚度

4、的Janus復(fù)合膜的響應(yīng)性能，發(fā)現(xiàn)15μm的Janus復(fù)合膜響應(yīng)速度最快，彎曲角度最大。除此之外，本文利用Janus復(fù)合膜獨(dú)特的響應(yīng)能力，將其制成不同類型的執(zhí)行器，均展現(xiàn)出較好的應(yīng)用前景。
　　3.通過激光直寫在GO膜上構(gòu)造凸起，再通過氫碘酸(HI)進(jìn)行化學(xué)還原，制備出具有3D結(jié)構(gòu)的rGO膜，初步探索了其作為可穿戴壓力傳感器的應(yīng)用。利用SEM對所制備的rGO膜的3D結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，并且對其壓力傳感性能進(jìn)行了測試。此外，利用rGO膜