石墨烯復(fù)合材料課件

石墨烯復(fù)合材料1姓名：潘南燕專業(yè)：化學(xué)工程學(xué)號(hào)：G20148647石墨烯復(fù)合材料1姓名：潘南燕2石墨烯1.1結(jié)構(gòu)和性質(zhì)1.2制備石墨烯復(fù)合材料2.1復(fù)合材料分類2.2復(fù)合材料制備應(yīng)用與發(fā)展前景應(yīng)用發(fā)展前景2石墨烯1.1結(jié)構(gòu)和性質(zhì)1.2制備石墨烯復(fù)合材料2.12004年，英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家(A.K.Geim)安德烈?海姆和(K.S.Novoselove)康斯坦丁?諾沃肖洛夫，成功地在實(shí)驗(yàn)中采用膠帶剝離法從石墨中分離出石墨烯，2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。3參考文獻(xiàn)1一、石墨烯（Graphene）SiO2SiHOPG透明膠帶高定向裂解石墨2004年，英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家(A.K.Geim)安德1.1石墨烯結(jié)構(gòu)和性質(zhì)石墨稀(GE)，sp2雜化碳原子排列為蜂窩狀的六角平面晶體，厚度只有一個(gè)碳原子。剛性結(jié)構(gòu)，高電子遷移率4參考文獻(xiàn)2、31.1石墨烯結(jié)構(gòu)和性質(zhì)石墨稀(GE)，sp2雜化碳原子排列大面積的π-π共軛，熱學(xué)性能，力學(xué)性能，電化學(xué)性能。比表面積理論值高達(dá)2630m2/g，較低的生產(chǎn)成本(相對(duì)于碳納米管)，非常適合于高性能復(fù)合材料的開發(fā)。5參考文獻(xiàn)31.1石墨烯結(jié)構(gòu)和性質(zhì)大面積的π-π共軛，熱學(xué)性能，力學(xué)性能，電化學(xué)性能。5參考文6參考文獻(xiàn)3、4石墨烯的性質(zhì)電阻率小導(dǎo)熱性好:金剛石材料熱導(dǎo)率的2倍電子傳導(dǎo)速率快：高達(dá)光速的1/300結(jié)構(gòu)穩(wěn)定高機(jī)械強(qiáng)度和彈性:硬度130GPa透明度高：(約97.7％)1.1石墨烯結(jié)構(gòu)和性質(zhì)6參考文獻(xiàn)3、4石墨烯電阻率小導(dǎo)熱性好:金剛石材料熱導(dǎo)率的微機(jī)械剝離法碳納米管橫向切割法微波法電弧放電法光照還原法石墨氧化還原法化學(xué)還原法溶劑熱法液相剝離石墨法碳化硅裂解法外延生長(zhǎng)法化學(xué)氣相沉積法石墨烯的制備方法1.2石墨烯的制備7參考文獻(xiàn)8、911微機(jī)械剝離法碳納米管橫向切割法微波法電弧放電法光照還原法石墨微機(jī)械剝離8微機(jī)械剝離8化學(xué)還原法9石墨氧化氧化石墨超聲分散氧化石墨烯還原石墨烯化學(xué)還原法9石墨氧化氧化石墨超聲分散氧化石墨烯還原石墨烯二、石墨烯復(fù)合材料復(fù)合材料：金屬、無機(jī)非金屬、有機(jī)高分子，一種多相材料，具有復(fù)合材料效應(yīng)，產(chǎn)生原始組分不具有的性能。應(yīng)用：能量?jī)?chǔ)存、液晶器件、電子器件、生物材料、傳感材料和催化劑載體等領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)6二、石墨烯復(fù)合材料復(fù)合材料：金屬、無機(jī)非金屬、有機(jī)高分子，一2.1GE復(fù)合材料分類

A-1石墨烯填充聚合物A.石墨烯/聚合物A-2層狀石墨烯聚合物（作用方式）A-3功能化石墨烯聚合物

B-1石墨烯/金屬B.石墨烯/無機(jī)材料B-2石墨烯/金屬氧化物

B-3石墨烯/其它無機(jī)材料C.石墨烯/無機(jī)材料/聚合物

參考文獻(xiàn)112.1GE復(fù)合材料分類AA.石墨烯/聚合物復(fù)合材料環(huán)氧樹脂、聚氨酯、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯、聚丙烯、依據(jù)：以共價(jià)形式，打破GE間的范德華力方法：溶液混合法、熔融共混、原位合成法A-1石墨烯填充聚合物—石墨烯隨機(jī)分散在聚合物基體(2009)Liang等，溶液復(fù)合法，聚乙烯醇/GE中，拉伸強(qiáng)度提高約76％；(氫鍵作用)(2011)Vadukumpully等，溶液混合法，聚氯乙烯/GE復(fù)合材料，石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)2％時(shí)，拉伸強(qiáng)度提高了130％；

參考文獻(xiàn)6、7A.石墨烯/聚合物復(fù)合材料環(huán)氧樹脂、聚氨酯、聚苯乙烯、聚乙(2009)Zhang等，熔融共混，GE/聚對(duì)苯二甲酸，體積分?jǐn)?shù)3.0%石墨烯，2.11S/m提高電導(dǎo)率；(2011)Patole等，原位合成法，GE/聚苯乙烯，提高聚苯乙烯的熱性能；(π-π相互作用)A.石墨烯/聚合物復(fù)合材料13參考文獻(xiàn)6、7(2009)Zhang等，熔融共混，GE/聚對(duì)苯二甲酸，體積A-2層狀石墨烯聚合物—衍生物與聚合物復(fù)合形成層狀結(jié)構(gòu)14參考文獻(xiàn)3、5A.石墨烯/聚合物復(fù)合材料(2010)Li等，GO薄膜、聚(3-乙基噻吩)(P3HT)/苯基丁酸甲基脂(PCBM)混合物逐層沉積在銦錫氧化物(ITO)上，其中GO層負(fù)責(zé)空穴的傳輸，提高光伏設(shè)備效率；A-2層狀石墨烯聚合物—衍生物與聚合物復(fù)合形成層狀結(jié)構(gòu)1415A.石墨烯/聚合物復(fù)合材料A-3功能化石墨烯聚合物—共價(jià)或非共價(jià)功能化形成GO表面的含氧官能團(tuán)，提高材料力學(xué)和熱學(xué)性能；范德華力、靜電相互作用、π-π堆積對(duì)石墨烯表面修飾，不改變其化學(xué)結(jié)構(gòu)，提高材料電學(xué)、光學(xué)、可溶性；(2012)謝衛(wèi)剛等，GE/環(huán)氧樹脂，拉伸性能隨石墨烯含量的增加先增后減，當(dāng)石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01％，約為60MPa；(2010)ZhangHaobin等，聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)/GE，實(shí)現(xiàn)了電絕緣體到半導(dǎo)體的很好轉(zhuǎn)變；15A.石墨烯/聚合物復(fù)合材料A-3功能化石墨烯聚合物依據(jù)：納米無機(jī)材料分散到石墨烯片層上，通過靜電吸引作用與GE或GO烯相結(jié)合方法：氧化石墨與其他材料復(fù)合，再將氧化石墨還原得到石墨烯復(fù)合材料；改性過的石墨烯與其他材料復(fù)合；16參考文獻(xiàn)8、9B.石墨烯/無機(jī)材料依據(jù)：納米無機(jī)材料分散到石墨烯片層上，通過靜電吸引作用與GB-1石墨烯/金屬—金、銀、鉑依據(jù)：進(jìn)入石墨烯片層間，褶皺位置聚集也較為集中，同時(shí)提高金屬納米粒子和石墨烯的表面積。(2011)Spreeprasad等，rGO/Ag

復(fù)合材料，所得材料對(duì)Hg很好的吸附性，應(yīng)用在水凈化;(2012)張文貝，GE/Pt，(Pt粒徑10nm)，該復(fù)合物在玻璃上制成薄膜，可使其太陽光轉(zhuǎn)化效率提高4.36％;應(yīng)用：傳感器、催化劑等領(lǐng)域B.石墨烯/無機(jī)材料17參考文獻(xiàn)8、9B-1石墨烯/金屬—金、銀、鉑B.石墨烯/無機(jī)材料1718B.石墨烯/無機(jī)材料B-2石墨烯/金屬氧化物依據(jù)：GE范德華力強(qiáng)，疏水，易團(tuán)聚，不易相容；GO大量的含氧活性官能團(tuán)，理想的支撐材料。(2009)徐超等，制備了Cu2O/石墨烯，良好電化學(xué)特性；(2012)李冬梅等，ZnO/GE，制成納米薄膜，提高了薄膜的敏感度；(2012)Marlinda等，水熱法處理含有GO，Zn(CHCOO)2?2H2O，NaOH和氨水的混合液，ZnO/GO，預(yù)計(jì)應(yīng)用在氣體探測(cè)器領(lǐng)域；18參考文獻(xiàn)8、918B.石墨烯/無機(jī)材料B-2石墨烯/金屬氧化物18參B.石墨烯/無機(jī)材料B-3石墨烯/其他無機(jī)材料(2007)Watcharomne等，GE/SiO2，石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為影響其導(dǎo)電率，經(jīng)過400℃熱處理后樣品的導(dǎo)電率增大。(2012)姚淑艷，石墨烯/碳納米管，促進(jìn)電子有效傳遞，增加電極電化學(xué)信號(hào)，應(yīng)用在蘆丁(藥物)的檢測(cè)；

19參考文獻(xiàn)8、9B.石墨烯/無機(jī)材料B-3石墨烯/其他無機(jī)材料19參考文依據(jù)：三種基體的相互協(xié)同作用，以及材料層狀結(jié)構(gòu)和較大的比表面積；(2012)張海英等，二氧化錫/石墨烯/聚吡咯，比電容隨著聚吡咯含量的增加而增加。(2012)靳瑜，碳納米管/聚苯胺/石墨烯，聚苯胺包裹的碳納米管形成骨架網(wǎng)絡(luò)支撐，具有較好電容性質(zhì)；20C.石墨烯/無機(jī)材料/聚合物20參考文獻(xiàn)8、911依據(jù)：三種基體的相互協(xié)同作用，以及材料層狀結(jié)構(gòu)和較大的比表面其制備方法主要有溶液混合法、熔融共混法、原位合成法微波法、超聲法、熱處理、一鍋法還原、溶膠-凝膠法、插層法、絲網(wǎng)印刷法

212.2復(fù)合材料制備方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)溶液混合法分散性好昂貴的分散液熔融共混簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)工業(yè)級(jí)聚合物高粘度其制備方法主要有212.2復(fù)合材料制備方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)溶液混合應(yīng)用：電子材料、薄膜材料、儲(chǔ)能材料、液晶材料超級(jí)電容：綠色環(huán)保，循環(huán)壽命都比電池大，儲(chǔ)能過程是可逆的，可以反復(fù)充放電數(shù)十萬次。石墨烯負(fù)載電荷形成雙電層，褶皺和疊加效果，可以形成納米孔道和納米空穴，有利于電解液的擴(kuò)散。

22三、應(yīng)用與發(fā)展前景復(fù)合材料高力學(xué)性能高電學(xué)性能電子器件高透光率高電子遷移儲(chǔ)能材料