石墨烯變形課件

石墨烯/聚合物變形鄭冉冉秦雪藏冰劉成20140915一、快速蒸干溶劑法文獻一：HierarchicalNanohybridswithPorousCNT-NetworksDecoratedCrumpledGrapheneBallsforSupercapacitors石墨烯褶皺微球：ACSAppl.Mater.Interfaces2014,6,9881?9889

褶皺石墨烯微球是GO和Fe3+懸浮液通過超聲噴霧器噴灑產生氣溶膠液滴，快速蒸干溶劑和物理變形產生。CNT在褶皺石墨烯微球上生長是通過化學蒸汽沉積的方法。ACSAppl.Mater.Interfaces2014,6,9881?9889二、通過GO的自組裝，在聚合物微球上包覆GO法。文獻二：Graphene-WrappedHybridSpheresofElectricalConductivity石墨烯片層陰離子，聚合物微球表面帶陽離子（乳液聚合），通過離子間作用力自組裝成石墨烯包裹聚合物的微球。ACSAppl.Mater.Interfaces2011,3,2904–2911ab(a)Scanningelectronmicrophotographsand(b)transmissionelectronmicrophotographofgraphene-wrappedhybridspheres.ACSAppl.Mater.Interfaces2011,3,2904–2911文獻三：Anaggregation-mediatedassemblyofgrapheneoxideonamine-functionalizedpoly(glycidylmethacrylate)microspheresforcore–shellstructureswithcontrolledelectricalconductivityJ.Mater.Chem.C,2014,2,6462–6466通過GO的pH響應沉積調節(jié)自組裝到聚合物微球上。pH越小，GO在聚合物微球上的厚度越大，因為pH高時，在聚合物表面上的GO和未付上的GO沒有吸引力,當酸性增大時，GO上的羧基質子化不穩(wěn)定，GO易沉積微球上；當酸性太強時，沉積速度太快，形成一些GO聚集物。J.Mater.Chem.C,2014,2,6462–6466文獻四：Grapheneoxidecoatedcore–shellstructuredpolystyrenemicrosph-eresandtheirelectrorheologicalcharacteristicsunderappliedelectric?eld先在乙醇中分別超聲分散，再混合攪拌。核殼結構的PS-GO微球是通過PS與GO間的π-π共軛作用。J.Mater.Chem,2011,21,6916–6921DirectingSilicon?GrapheneSelf-AssemblyasaCore/ShellAnodeforHigh-PerformanceLithium-IonBatteriesLangmuir,2013,29,744?749石墨烯包覆硅納米線，使作為電極材料，提高其放電性和導電性等。制備：石墨烯包覆硅納米線，通過GO與硅納米線自組裝APTES:其他方法：超聲乳化-蒸發(fā)溶劑法，密度梯度和溶液過程法，堿金屬剝離石墨烯法，冰凍模板化pH調節(jié)自組裝法。文獻五：GrapheneOxideNanosheetWrappedWhite-EmissiveConjugatedPolymerNanoparticlesGO是兩親性的物質，能留在在水油界面起到表面起活性劑的作用。通過超聲乳化，蒸發(fā)溶劑。(a)SchematicillustrationofthepreparationofGO-PFONPs.SEMimageofGO-PFONPs.ACSNANO,2012,8(5),4248-4256文獻六：Inclusionandexclusionofself-assembledmoleculesinsidegraphenescrollsandcontroloftheirinner-tubediameter石墨烯卷軸通過密度梯度和溶液過程合成?？招氖┚硎峭ㄟ^溶液溶解或者加熱使LCAs分解產生。LCAs滿足兩親性，能自組裝，含有氨基三個條件。RSCAdv.,2014,4,35943–35949Fig.1GraphenenanoscrollsproducedbytheadditionofLCAtodispersedgraphene.HR-TEMimagesofN-GNSs(A)withcontinuouslyncreasingverticaldistancealonganaxis,(B)partiallyrolledupandaninsetimageoffastFouriertransformationand(C)withinclusionofself-assembledLCAs(innerdiameter?12nm).SEMimagesofM-GNSs(D)withthecylinderclosedatoneendpointand(E)withinclusionofLCA?beratbothopenendpoints(innerdiameter?300nm).RSCAdv.,2014,4,35943–35949AChemicalRoutetoCarbonNanoscrolls用低溫，無催化劑的方法制備石墨卷。堿金屬能剝離石墨片層，因為堿金屬與溶劑反應放出大量的熱，第一步KC8剝離石墨片層，再超聲形成石墨卷。SCIENCEVOL29928FEBRUARY2003文獻七：Anice-templated,pH-tunableself-assemblyroutetohierarchicallyporousgraphenenanoscrollnetworks在冰凍模板化pH調節(jié)自組裝的過程。GO的水溶液在水合肼中還原，只能還原面上的羥基，環(huán)氧基但不能還原邊上的羧基）。在pH8時羧基質子化，形成石墨烯泡沫，在pH10時，羧基去脂質化，形成石墨烯卷。Nanoscale,2014,6,9734–9741

水合肼和氨水加入GO水溶液，90℃加熱2h,冷卻到室溫調節(jié)pH冷凍干燥。Nanoscale,2014,6,9734–9741石墨烯卷的形成機理以上是查到的關于石墨烯變形的文獻，沒有查到改變接枝到石墨烯上的聚合物的作用力使石墨烯變形的相關文獻。石墨烯片層/碳納米管的形變、結構壓縮膨脹石墨，內層的石墨片層受壓變形，破壞環(huán)氧/石墨烯組成，在裂紋表面的石墨烯斷裂石墨烯主要的變形：折疊、褶皺石墨烯通過滑動、層曲來減少壓力Wen-ShyongKuo，Composites:PartA51(2013)56–61Deformationandfractureingraphenenanosheets光滑彎曲內層折疊屈曲模態(tài)對這些變形模式的趨勢影響的因素：石墨烯片層尺寸和邊界條件滑動模式更容易發(fā)生在小片層石墨烯上，滑動表面小，阻力低。屈曲模式更容易發(fā)生在折疊石墨烯片層，阻力大在某些情況下，當滑動受限于邊緣，石墨烯片層更傾向于屈曲模式。一旦發(fā)生屈曲，壓應力內層應力被釋放。邊緣相互作用（edge-to-edgeinteractions）往往引起褶皺變形，面面相互作用（face-to-faceinteractions）因其熱力學穩(wěn)定幾乎不引起褶皺變形Jang-KyoKim，CARBON66(2014)84–92Wrinklingingraphenesheetsandgrapheneoxidepapers不同的褶皺變形對模量的影響FunctionalSupramolecularPolymers功能超分子聚合物超分子聚合物可由預設特定結構單體形成線型聚合物主要靠氫鍵或π鍵堆疊等非共價分子間作用力自組裝形成聚合物形態(tài)結構各異如無規(guī)線團、納米線、扭曲納米帶、納米管在不同條件下會形成不同自組裝形態(tài)，如下圖G單體既可形成H納米管也可形成F螺旋納米帶例如此文即用六苯并蔻為核的單體分子通過不同溶劑自組裝可得不同形態(tài)聚合物AB為在THF中組裝所得石墨納米管SEM圖片CD及EF分別為在THF及THF水混合溶液組裝獲得聚合物的TEM照片單體分子結構為以六苯并蔻為中心，上面帶兩個12烷基親油端以及兩個三甘醇親水端組成。單體自組裝形成雙鏈層并因非共價鍵分子間作用力在不同條件下結合形成石墨納米管或石墨納米螺旋帶。通過鎳納米粒子上的碳分離合成多層的石墨烯球

這里以鎳納米粒子制成球形為模板材料，醇溶液作為供給碳原子的母液，將該母液采用碳滲透法在外表層制成一個多層的石墨烯球形，通過熱退火處理導致石墨烯結構穩(wěn)定，并從鎳納米粒子外表面分離。通過控制合成環(huán)境可以改變石墨烯球狀體的片層數(shù)及厚度。進一步高溫熱處理可以改善石墨烯片層的質量SynthesisofMultilayerGrapheneBallsbyCarbonSegregationfromNickelNanoparticlesACSNano2012石墨烯納米帶