激光法制备石墨烯的工艺与微结构表征研究

来源 :东北大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:liongliong419
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石墨烯是由单层碳原子以六元环形式紧密堆积而成的二维片状碳纳米材料,具有理想的晶格结构以及独特的电学、力学、光学和热学等性能。通过还原具有多种含氧基团的氧化石墨烯来获得工业级石墨烯越来越受到关注,目前还原氧化石墨烯的方法有很多,其中激光法因为其无毒副作用、可控性高、操作简单和易于工业化生产的优势已被广泛使用。本论文主要讨论了采用半导体激光器光波辐照还原氧化石墨烯制备石墨烯(LCG)的方法。本文通过XRD、FT-IR、Raman、TEM和SEM等表征分析了LCG的质量与微观结构。采用不同激光功率密度、不同作用时间,制备还原程度不同的LCG并进行表征分析,研究了激光对氧化石墨烯的还原过程和激光功率密度、作用时间对LCG的影响,得出最佳的工艺参数。实验中的前驱体氧化石墨烯是将Hummers法制备的氧化石墨进行超声剥离获得,并用化学(水合肼)还原法制备的石墨烯(CCG)与LCG进行对比研究。本文还对CCG进行激光改性研究,初步分析了激光对CCG的纯化与结构优化作用。研究结果表明:LCG相比于CCG制备时间更短、操作简单,过程中无需有毒化学试剂,更加环保。当激光功率密度为125W/cm2时,辐射100m1氧化石墨烯溶液(1mg/ml) 17min后可以制备得到较低I(D)/I(G)的LCG。另外保持激光功率密度不变,在一定时间范围内,作用时间越长,激光对氧化石墨烯的还原效果越好;而当激光作用时间固定时,在一定功率密度范围内,功率密度越大,激光对氧化石墨烯的还原效果越好。当使用合适功率密度的激光辐照CCG时,可以有效的去除其未还原完全的含氧官能团,对其有一定的纯化作用,并且能够在一定程度上优化其结构。
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