氧化石墨烯的制備和表征 - 副本

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1、氧化石墨烯的制備和表征在我們的技術(shù)中獨立的紙一樣或foil-like材料是社會不可分割的一部分。他們的用途包括作為防護層,化學(xué)過濾器、組件電氣電池或超級電容器,粘合劑層,電子或光電組件,和分子存儲?；诩{米組件如剝落了蛭石或云母血小板使無機的紙一樣的材料一直深入研究和商業(yè)化防護涂料、高溫粘結(jié)劑、電介質(zhì)壁壘和gas-impermeable膜。因為它們的化學(xué)電阻率與大多數(shù)媒體,在寬度，溫度范圍內(nèi),密封性能優(yōu)越,是不透過性液體，碳基柔性石墨薄片堆疊血小板組成的膨脹石墨一直使用在在填料和填料的應(yīng)用程序。碳納米管的發(fā)現(xiàn)帶來了

2、巴基紙,它顯示優(yōu)良的機械和電氣性能,使其潛在的適合燃料電池和結(jié)構(gòu)復(fù)合應(yīng)用程序。在這里,我們報告的準備和表征氧化石墨烯紙,一個由血流導(dǎo)引組裝獨立的碳基膜材料個人氧化石墨烯表。這種新材料在剛度和強度方面優(yōu)于許多其他的紙一樣的材料。這種新材料區(qū)別于其他紙一樣的材料的剛度和強度。宏觀的靈活性和剛度的組合的結(jié)果能聯(lián)鎖納米石墨烯氧化物表的安排。氧化石墨是一種層狀材料組成的親水氧化的石墨烯薄片(氧化石墨烯表)軸承氧官能團基飛機和邊緣。Graphite-oxidebased薄膜是通過solvent-casting方法制造的，但尚不

3、清楚是否氧化石墨分散體使用完全脫落成單個表。此外,生成的薄膜材料的形態(tài)和力學(xué)性能在偵破而沒有闡明。最近,我們已經(jīng)表明,在合適的條件下氧化石墨在水中可以接受完全剝落,產(chǎn)生幾乎完全個人的膠體懸浮液，平均橫向尺寸約1毫米的石墨烯氧化物表。這樣的表可以化學(xué)功能化,分散在聚合物矩陣,缺氧復(fù)合材料屈服小說。我們因此尋求一個方法將氧化石墨烯表組合為秩序井然的宏觀結(jié)構(gòu)。我們發(fā)現(xiàn),類似于碳納米管,石墨烯氧化物表確實可以組裝成紙一樣的材料并在一個方向流動。真空過濾膠體分散體系的氧化石墨烯表通過一個Anodisc膜過濾并干燥后,獨立的氧

4、化石墨烯紙厚度范圍從1到30毫米（補充的信息1）。這這種材料在傳播在反射白光時是均勻和深棕色,當(dāng)比5毫米厚時是幾乎黑色得了(圖1)。氧化石墨烯紙樣品的斷裂邊緣成像通過掃描電子顯微鏡(SEM)透露well-packed層通過幾乎整個論文的截面樣本,夾在密集的“波浪”少皮膚層,厚約100-200nme-g(圖1)。這種材料在反射時以均勻和深棕色在傳播,在比5毫米厚時幾乎黑色得了(圖1)。圖1

5、氧化石墨烯紙的形態(tài)和結(jié)構(gòu)。a-d氧化石墨烯紙模擬、數(shù)碼相機圖像。a,1微米厚(西北大學(xué)的標志在紙下）;b,折疊,5微米厚半透明薄

6、膜;c、折疊,25微米厚地帶;d,帶斷裂后拉伸加載。e-g、低收入、中等收入和高分辨率掃描電鏡側(cè)視圖像,10微末厚樣品。h,x射線衍射模式的兩個氧化石墨紙樣品用兩種不同的工具(見方法)。圖2

7、拉伸行為的例子數(shù)代表氧化石墨烯紙樣品。(見補充信息2清單樣本特征)。,應(yīng)力-應(yīng)變曲線為5.2毫米厚樣本(5-1、紅色)和重載取樣碎片(5-1-R、藍色)。變形可以分為三個政權(quán):矯直(我),(2)“彈性”和(III)塑料。5.5b,應(yīng)力-應(yīng)變曲線-毫米-厚示例(6-3,紅色)和重載取樣碎片(6-3-R、藍色)。c、應(yīng)力-應(yīng)變曲線

8、的周期性加載11毫米樣本(12)。實線表示加載周期的一部分,虛線表示發(fā)布周期的一部分。藍色和紅色線是線性應(yīng)力-應(yīng)變依賴的配件與27歲和32GPa的彈性模量,分別。d,衍生品四個不同的樣品的應(yīng)力-應(yīng)變曲線,揭示了“搓板”模式在拉伸加載行為。e、應(yīng)力-應(yīng)變曲線為5.5毫米厚樣品(6-4)和重載片段(6-4-R)顯示刺滑動行為。f-h,應(yīng)力-應(yīng)變循環(huán)測量11毫米厚樣本(以12比4)40加州大學(xué),分別90年加州大學(xué)和120年加州大學(xué)。我,相同的線性熱收縮11毫米厚樣本記錄之間的拉伸測試(線性負熱膨脹系數(shù),大約2503102

9、6K21)。紅色曲線最終樣本拉斷裂前一步。從它的x射線衍射模式(圖1小時)可以看出氧化石墨烯紙的分層是顯而易見的。典型的x射線譜峰值氧化石墨烯紙樣品對應(yīng)-膜與膜之間距離(層間距)約為0.83海里。從研究依賴層間距在氧化石墨含水量,測量距離可以歸因于一個大約一分子微粒厚層石墨烯氧化物之間的水大概氫-結(jié)合表。有序的平均尺寸的石墨烯氧化物的紙張材料的定向垂直地中飛機從x射線衍射峰的寬度計算使用德拜-謝勒方程22日和被發(fā)現(xiàn)5.260.2海里。這個尺寸對應(yīng)于6到7多層石墨烯氧化物表。在一個典型的應(yīng)力-應(yīng)變曲線三個組織方法的的

10、變形可以觀察到樣品的氧化石墨烯紙:矯直,幾乎線性(“彈性”),和塑料(圖2)。這種行為類似于大多數(shù)紙一樣或類箔材料;然而,氧化石墨烯紙很僵硬。雖然有不同程度的起皺和波浪狀的氧化石墨烯紙在不同長度尺度,最初在拉伸加載矯直相當(dāng)小。氧化石墨烯紙樣品加載破裂超出了“彈性”組織不伴隨任何撤退的薄片,并產(chǎn)生幾乎直接和平坦的斷裂表面e-g(圖1)。這與巴基紙的斷裂有聯(lián)系,