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1、石墨烯透明導(dǎo)電薄膜水溶性石墨烯及其高導(dǎo)電率薄膜的制備與表征第26卷第7期2011年7月Vol.26No.7JournalofInorganicMaterialsJul.,2011無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào)文章編號(hào):1000-324X(2011)07-0707-04DOI:10.3724/SP.J.1077.2011.00707水溶性石墨烯及其高導(dǎo)電率薄膜的制備與表征陳操1,翟文濤1,鄭文革1,盧叮叮1,汪璟1,沈斌1,張好斌2(1.中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所,高分子與復(fù)合材料事業(yè)部,寧波315201;2.北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,北京10
2、0029)摘要:石墨烯表面不含含氧基團(tuán),12這導(dǎo)致石墨烯在水中很難分散.制備具有水溶性的石墨烯是一個(gè)研究焦點(diǎn).本研究采用氧化石墨低溫真空膨脹的方法,通過調(diào)控氧化石墨烯的含氧基團(tuán)數(shù)目,制備具有水溶解性的石墨烯材料.AFM測(cè)試表明所制備的水溶性石墨烯的最小片層厚度約為1.7nm,尺寸為1.0μm.分散實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明;所制備的石墨烯在不添加任何表面活性劑的中性水溶液情況下可以穩(wěn)定分散,其濃度為0.07mg/mL;此外,電性能測(cè)試表明:石墨烯薄膜材料的導(dǎo)電率可高達(dá)1000S/m,比通過非共價(jià)鍵石墨烯制備的薄膜導(dǎo)電率要高.關(guān)鍵詞:石墨烯;薄膜;電學(xué)性
3、質(zhì)中圖分類號(hào):O645文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:APreparationandCharacterizationofWater-solubleGrapheneandHighlyConductingFilmsCHENCao1,ZHAIWen-Tao1,ZHENGWen-Ge1,LUDing-Ding1,WANGJing1,SHENBin1,ZHANGHao-Bin2(1.NingboInstituteofMaterialTechnologyandEngineering,ChineseAcademyofSciences,Ningbo315201,China;
4、2.CollegeofMaterialsScienceandEngineering,BeijingUniversityofChemicalTechnology,Beijing100029,China)Abstract:Graphenehasnooxygengroupsonitssurface,12resultinginapoordispersioninwater.Thesynthesisofgraphenewithhighwatersolubilityispopularnowadays.Inthisstudy,theoxygenconte
5、ntofgraphiteoxidewasadjustedbyalow-temperatureandhigh-vacuumexpansionprocess,theresultantgraphenesheetsexhibitedthesmallestthicknessofabout1.7nmandsizeof1.0μm.Theresultsindicatedthatpreparedgraphenecouldbestableinneutralaqueoussolutionwithoutsurfactant,andthesolubilityoft
6、hewater-solublegraphenewas0.07mg/mL.Inaddition,theelectricalconductivityofthegraphenefilmofaround1000S/mwashigherthanmanyreportednon-covalentgraphenefilms.Keywords:graphene;film;electricalproperties石墨烯,由于其特殊的機(jī)械和光電性質(zhì),是制備新穎的納米器件和高性能復(fù)合物的理想材料[1].為了充分發(fā)揮石墨烯的優(yōu)異性質(zhì),提高石墨烯在溶劑中的分散性和在
7、聚合物基體中的分散性是先決條件[2].目前,水溶性石墨烯的制備方法主要包括非共價(jià)鍵修飾方法和離子鍵修飾方法.前者主要選用具有共軛結(jié)構(gòu)的高分子和小分子作為分散劑,通過π?π相互作用吸附在石墨烯表面來(lái)抑制石墨烯的團(tuán)聚[3];12后者主要是在pH值為10左右的堿性條件下,通過透析除雜和控制還原,在除去氧化石墨的羥基、環(huán)氧鍵等官能團(tuán)的同時(shí),保留了其中的羧基負(fù)離子,利用電荷排斥作用從而得到可以分散于水中的還原石墨烯[4].通過非共價(jià)鍵改性修飾的方法可以得到大量并可長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定存在的石墨烯分散液.但其問題在于:石墨烯表面大量吸附的穩(wěn)定劑分子與石墨烯表面
8、的分子減少了石墨烯的有效吸附面積,且也降低了其導(dǎo)電性;而通過離子鍵改性修飾方法需要透析,除鹽過程的周期較長(zhǎng),采用這種方法較收稿日期:2010-09-06;收到修改稿日期:2010-11-16作
