虽然目前研究了很多制备氧化石墨的新方法,然而它们大都是在先前的这三种方法上做 略微调整。比如说,使用含氮的氧化剂在实验过程中通常会产生有毒气体,这会对环境造成 很大危害,Daniela C。 Marcano[19]等为了避免这一现象而对 Hummers 法进行了改进;他们在对 石墨进行氧化之前对其进行了前处理,这一过程中需要使用到磷酸与浓硫酸的混合酸,处理 完后再对石墨进行氧化,这种方法获得的氧化石墨不仅氧化程度相对来说比较高,而且其内 部有很多亲水性含氧官能团。这种改良的 Hummers 法相比于之前的方法,制备的过程更为简 单,同时也更安全,更节约时间,并且也成功地避免了释放出有毒气体,环境友好性强。所 以这种方式在当前的使用上也是最为广泛的。但是需要明白,为获得氧化石墨而使用的方式 不同,最终的产物在化学结构上也可能有很大的差别,此外,反应原料、实验条件等因素也 可能产生这种差别。

在得到氧化石墨烯后,为获得氧化石墨烯片,可以采取一定的手段来剥离氧化石墨,其 原理也十分简单:由于氧化石墨烯片层之间依靠范德华力联接,这种作用力相对较弱,只要 在剥离时保证力能够大于范德华力便可以成功得到氧化石墨烯片层。当前采用的方法主要有

超声分散法、热膨胀法、低温剥离法等,其中,超声分散法有着其操作简单,剥离过程受限 条件又少,同时其在剥离前后氧化石墨烯的化学结构大致不变,可以有效确保不破坏其结构 等优势,使得这种方法得到了广泛运用。这种方法的原理是:由于超声波具有强大的能量, 当它产生作用时可以使氧化石墨悬浮液发生流动并且出现非常多的气泡,这些众多的气泡会 迅速破碎并会产生高压,氧化石墨烯片层在这些高压的反复作用下便会剥落[20],如此反复便 得到了最终所需的产物。利用该法获得的氧化石墨烯片层质量较高,是一种较为优秀的获取 氧化石墨烯的方法。

1。3 石墨烯/聚合物复合材料的制备方法文献综述

传统的制备高分子复合材料的方法通常是在高分子体系中直接加入功能填料,然而石墨 烯自身的反应活性较低、化学改性困难,且它又不能溶于水或是油,与高分子的相容性较差 差,易于产生团聚,导致其很难与高分子材料直接复合。但是氧化石墨缺能够分散于蒸馏水 或有机溶剂,所以可以将其溶于蒸馏水后再将其与高分子材料充分混后,之后利用原位化学 还原法获得石墨烯/高分子复合材料。采用这种方法制备得到的复合材料有着基体材料与石墨 烯之间的相容性较好、分散性好、不易团聚等特点。石墨烯/聚合物复合材料因其特有的性质 而在高强度材料、导电材料等许多方面都有着广阔的应用前景。石墨烯/聚合物复合材料按照 其在结构和性能上的不同又可以两类,即石墨烯/绝缘聚合物复合材料与石墨烯/导电聚合物复 合材料。当前为获得石墨/烯聚合物复合材料而采用的方法大致是有三种。

原位插层聚合反应:这种方法是指先使石墨烯或改性石墨烯分散在液态的聚合物单体中, 这里为保证其分散均匀通常会使用适当的引发剂,然后为引发其聚合则通常采用加热或者是 辐射等方式。很多纳米复合材料也采用该方式制备。

溶液插层聚合反应:溶液插层聚合反应的成功需要有满足条件溶剂体系,该方法要求体 系中的聚合物或预聚物必须是可溶的,同时石墨烯或者改性石墨烯片层也必须满足可溶胀或 分散的要求。石墨烯片层是依靠着较弱的范德华力联接堆叠起来的,这种结构使其能够较为 简单地分散到特定的溶剂里。溶剂蒸发后,片层会发生重组,这样由于先前聚合物已经附着 片层上,便形成了具有夹层结构的聚合物复合材料。

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