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1、納米炭材料的制備及其性能研究摘要碳納米管(C№)和石墨烯(Oraphene)都是碳原子sp2雜化結(jié)構(gòu)的新型納米炭材料，它們由于具有優(yōu)異的物化性能有望在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。本論文主要研究聚團(tuán)碳納米管(ACNTs)和垂直陣列碳納米管(VA觚)的壓縮回彈性能及吸油回收再利用性能。此外，我們提出了一種快速地還原氧化石墨(G0)的方法制備石墨烯，并考察了石墨烯對亞甲基藍(lán)(MB)的吸附特性及其機(jī)理。最后，制備了石墨烯納米薄片(GNS)／氧化鋁復(fù)合材料并測試了其力學(xué)及電性能。具體研究內(nèi)容如下：將ACNTs和天
2、然石墨(NG)搭建形成一種彈簧墊片的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在相對較高的壓力范圍內(nèi)(30"'300MPa)表現(xiàn)出優(yōu)異的壓縮和回彈性能，相比純A觚的性能有很大的改善。在300MPa壓力下循環(huán)壓縮10次，NG含量為5％的ACNTs復(fù)合材料的膨脹比達(dá)到了2．7，并且表現(xiàn)出較低的應(yīng)變損失。由于碳納米管具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度和優(yōu)良的回彈性，我們利用VACNTs作為吸附劑來吸附煤油，并通過擠壓法研究了其回收再利用性能。3isln長的VACNTs的吸油能力幾乎是ACNTs的6．9倍，這是由于VACNTs中存在著大的孔隙結(jié)構(gòu)。相
3、比膨脹石墨(EG)的吸油能力(41g／g)，VACNTs具有更高的吸油能力(69g／g)。采用化學(xué)法還原氧化石墨通常涉及有害、有毒的化學(xué)還原劑，本論文分別用金屬鋁、鐵分別作為還原劑來還原氧化石墨烯。通過XPS、XRD、Raman、T(認(rèn)等一系列測試證明得到的還原產(chǎn)物中氧化石墨的大量含氧官能團(tuán)被除去了，得到了含氧量少、熱穩(wěn)定性優(yōu)良的石墨烯材料。用含有殘余鐵的石墨烯吸附亞甲基藍(lán)(MB)，偽二級動力學(xué)模型能很好的描述其吸附動力學(xué)，并且根據(jù)I．a(chǎn)ngmuir等溫方程進(jìn)行擬合，得到了高達(dá)111．62mg鷹的吸
4、附容量。另外，由于殘余鐵的存在，很容易通過外界的磁場將吸附完后的石墨烯從MB水溶液中分離出來。通過放電等離子體燒結(jié)法(SPS)制備GNS／氧化鋁復(fù)合材料。氧化鋁基中均勻分散的GNS是氧化石墨通過靜電吸附在氧化鋁顆粒表面然后經(jīng)過還原得到的。引進(jìn)的GNS導(dǎo)致了熱壓后氧化鋁晶粒細(xì)化。試驗(yàn)結(jié)果表明加入石墨烯的氧化鋁陶瓷的斷裂韌性比沒有增韌的氧化鋁提高了53％，同時(shí)電導(dǎo)率也有顯著提高。關(guān)鍵詞：碳納米管；石墨烯；氧化石墨烯；金屬還原法納米炭材料的制各及其性能研究ABSTRACTCarbonnanotubes(C
5、NTs)andgraphenearesp2hybridizedcarbonnanostmctureswhichwillmakepossiblenewapplicationsinmanyfieldsduototheirextraordinaryphysicalandchemicalproperties．Inthisthesis，resilienceandoiladsorptionpropertiesofcarbonmaterialswereinvestigatedusingtwokindsofCNTs
6、：superresilienceofagglomeratedcarbonnanotubes(ACNTs)andverticallyalignedcarbonnanotubes(VACmTs)．Afterthat，wedemonstratedagreenandfacileapproachtothesynthesisofgraphenenanosheetsbyreductionofgraphiteoxide，andinvestigatedtheadsorptionpropertiesofRGO．Fina
7、lly,graphenenanosheets(GNS)／aluminacompositeswerepreparedbySPS，andthepropertiesofthecompositewerealsostudied．Thedetailresultsaresummarizedasfollows：WecombinedACNTsandNGtoformaspring-shimstructureinwhichACNTsactsasthe‘‘spring’’thatfacilitatesconfigurati
8、onallyrecovery，andNGactsasthe‘‘shim’’thattransferstheforceandpreventsACNTentanglementandsubsequentmechanicalseizure．ThemechanicalperformanceofacompressedmixtureofNGandACNTsWasexaminedoverthepressurerangeof30-300MPa．NG-ACNTscompositemate
