氧化石墨烯的制备和表征 - 副本
氧化石墨烯的制备方法及材料性能研究
氧化石墨烯的制备方法及材料性能研究氧化石墨烯是一种由石墨结构经氧化处理后得到的材料，具有较高的导电性、热稳定性和表面化学反应活性。
近年来，随着石墨烯材料的广泛研究和应用，氧化石墨烯也成为了研究的热点之一。
本文将介绍氧化石墨烯的制备方法及其材料性能研究进展。
一、氧化石墨烯的制备方法1. 氧化剂法氧化剂法是一种最常见的氧化石墨烯制备方法。
该方法的主要原理是将氧化剂如KMnO4或HNO3等与石墨材料反应，使石墨材料表面生成氧化层，然后利用酸性洗涤等方法去除过量的氧化剂和氧化产物，最终得到氧化石墨烯材料。
该方法因操作简单、制备成本低廉等优点而得到广泛应用。
2. 热氧化法热氧化法是一种将石墨材料置于氧化气氛中进行氧化处理的方法。
通过在高温下将石墨材料置于氧气或空气中进行氧化处理，可制备出一系列氧化程度不同的氧化石墨烯材料。
相比于氧化剂法，热氧化法具有制备时间短、氧化程度可调节等优点。
3. 气相氧化法气相氧化法是一种将石墨材料置于气体中进行氧化处理的方法。
通过将石墨材料置于高温还原气氛中进行氧化处理，可制备出高质量的氧化石墨烯材料。
该方法具有氧化程度可控、无需添加氧化剂等优点。
二、氧化石墨烯的材料性能研究1. 电学性质研究氧化石墨烯的电学性质是其研究的重点之一。
实验研究表明，氧化石墨烯具有优异的导电性能和传输性能。
其导电性可通过控制氧化程度进行调控，传输性能受其形态和材料厚度等因素的影响。
此外，氧化石墨烯还具有较好的悬浮稳定性和电化学性质等特点，可应用于多种电子器件。
2. 光学性质研究氧化石墨烯的光学性质是近年来受到广泛关注的研究方向之一。
实验研究表明，氧化石墨烯具有较好的光学吸收和散射性能，其光电响应能力优于一般的碳材料。
此外，氧化石墨烯还具有较好的荧光性质，可用于生物成像等领域。
3. 气敏性能研究氧化石墨烯的气敏性质研究是近年来较为活跃的研究领域之一。
实验研究表明，在一定条件下，氧化石墨烯可通过对气体的敏感性反应，实现对气体的快速检测和监测。
氧化石墨烯的制备及表征
氧化石墨烯的制备及表征文献综述材料0802班李琳200822046氧化石墨烯的制备及表征李琳摘要：石墨烯(又称单层石墨或二维石墨)是单原子厚度的二维碳原子晶体,被认为是富勒烯、碳纳米管和石墨的基本结构单元[1]。
石墨烯可通过膨胀石墨经过超声剥离或球磨处理来制备[2,3]，其片层厚度一般只能达到30~100 nm，难以得到单层石墨烯(约0.34 nm)，并且不容易重复操作。
所以寻求一种新的、容易和可以重复操作的实验方法是目前石墨烯研究的热点。
而将石墨氧化变成氧化石墨，再在超声条件下容易得到单层的氧化石墨溶液，再通过化学还原获得，已成为石墨烯制备的有效途径[4]。
通过述评氧化石墨及氧化石墨烯的制备、结构、改性及其与聚合物的复合,展望了石墨烯及其复合材料的研究前景。
关键词：氧化石墨烯，石墨烯，氧化石墨，制备，表征Oxidation of graphite surfaces preparation and CharacterizationLI LinAbstrat：Graphite surfaces (also called single graphite or 2 d graphite )is the single atoms thickness of the 2 d carbon atoms crystal, is considered fullerenes, carbon nanotubes and graphite basic structure unit [1].Graphite surfaces can through the expanded graphite after ultrasonic stripping or ball mill treatment topreparation [2,3], a piece of layer thickness normally only up to 30 to 100 nm, hard to get the single graphite surfaces (about 0.34 nm), and not easy to repeated operation. So to search a new, easy to operate and can be repeated the experiment method of the graphite surfaces is the focus of research. And will graphite oxidization into oxidation graphite, again in ultrasonic conditions to get the oxidation of the single graphite solution, again through chemical reduction get, has become an effective way of the preparation of graphite surfaces [4]. Through the review of graphite oxide and oxidation graphite surfaces of the preparation, structure, modification of polymer and thecompound, and prospects the graphite surfaces and the research prospect of composite materials.Key words：Oxidation graphite surfaces, graphite surfaces, oxidation graphite, preparation，characterization采用Hummers 方法[5]制备氧化石墨。
氧化石墨烯的制备讲义
资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载氧化石墨烯的制备讲义地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容实验十、氧化石墨烯的制备实验一、实验目的掌握Hummers法制备氧化石墨烯。
了解氧化石墨烯结构与性能表征。
二、实验原理1、氧化石墨烯氧化石墨烯是石墨烯的氧化物，其颜色为棕黄色，市面上常见的产品有粉末状、片状以及溶液状的。
氧化石墨烯薄片是石墨粉末经化学氧化及剥离后的产物，氧化石墨烯是单一的原子层，可以随时在横向尺寸上扩展到数十微米，因此，其结构跨越了一般化学和材料科学的典型尺度。
氧化石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性。
氧化石墨烯长久以来被视为亲水性物质，因为其在水中具有优越的分散性，但是，相关实验结果显示，氧化石墨烯实际上具有两亲性，从石墨烯薄片边缘到中央呈现亲水至疏水的性质分布。
经过氧化处理后，氧化石墨仍保持石墨的层状结构，但在每一层的石墨烯单片上引入了许多氧基功能团。
这些氧基功能团的引入使得单一的石墨烯结构变得非常复杂。
鉴于氧化石墨烯在石墨烯材料领域中的地位，许多科学家试图对氧化石墨烯的结构进行详细和准确的描述，以便有利于石墨烯材料的进一步研究，虽然已经利用了计算机模拟、拉曼光谱，核磁共振等手段对其结构进行分析，但由于种种原因(不同的制备方法，实验条件的差异以及不同的石墨来源对氧化石墨烯的结构都有一定的影响)，氧化石墨烯的精确结构还无法得到确定。
大家普遍接受的结构模型是在氧化石墨烯单片上随机分布着羟基和环氧基，而在单片的边缘则引入了羧基和羰基。
图1 氧化石墨烯的结构2、氧化石墨烯的制备氧化石墨烯的制备一般有三种方法：brodie法、Staudenmaier法、hummers法。
氧化石墨烯材料的制备及应用
氧化石墨烯材料的制备及应用氧化石墨烯 (GO) 是石墨烯 (graphene) 的一种衍生物，是一种单层碳原子结构的二维材料。
GO是石墨烯在实际应用中使用广泛的形态之一，因其独特的物理和化学特性，被广泛应用于生物、能源、传感器、电池等领域。
本文将就氧化石墨烯材料的制备及应用进行论述。
一、氧化石墨烯的制备方法1、Hummers法Hummers法是一种在实验条件下将天然石墨氧化得到氧化石墨烯的方法。
其基本原理是使用硫酸和氧化剂 (如硝酸) 与天然石墨反应，制备出氧化石墨烯。
这种方法在制备氧化石墨烯方面已经被广泛应用，而且可以得到高质量的氧化石墨烯。
2、改良的Hummers法改良的Hummers法是 Hummers法的一种改良。
基本的反应方式与 Hummers法相似，但是改良方法中添加了氯化钠和硝酸钾，从而使反应速度得到了提高。
该方法是一种更加经济和环保的方法，使得制备氧化石墨烯的成本大大降低。
3、热还原法热还原法是一种利用热处理将氧化石墨烯还原成石墨烯的方法。
其基本原理是在高温下，使用还原剂 (如氢气、乙炔等) 将氧化石墨烯还原成石墨烯，从而得到单层石墨烯。
该方法具有高效、低成本等优点，但与其他方法相比，实现单层石墨烯的比例较低。
二、氧化石墨烯的应用1、生物医学领域应用氧化石墨烯具有较好的生物兼容性、低毒性、低免疫原性和高表面积等特性，因此在生物医学领域应用前景广阔。
例如，可以将 GO 纳米材料作为药物载体使用，GO 纳米材料可以将药物包裹在内，增加药物的稳定性和生物利用度，从而提高药物的疗效。
2、环境污染治理氧化石墨烯也可以用于治理环境污染。
例如，一些研究表明，氧化石墨烯可以作为吸附剂，吸附工业废水中的重金属离子，从而实现废水的净化。
3、锂离子电池氧化石墨烯也可以用于制备锂离子电池。
在锂离子电池中，将氧化石墨烯作为电极材料使用，可以有效提高电池的能量密度和循环寿命。
4、传感器应用氧化石墨烯还可以用于制备传感器，例如，氧化石墨烯技术可以用于制备高灵敏度的气体传感器、光学传感器和生物分子传感器等。
石墨烯的氧化还原法制备及结构表征
实验目的：（1）了解石墨烯的结构和用途。
（2）了解氧化后的石墨烯比纯石墨烯的性能有何提升（3）了解Hummers法的原理一、实验原理：天然石墨需要进行先氧化，得到氧化石墨，再经过水合肼的作用下还原，才能得到在水相条件下稳定分散的石墨烯。
石墨的氧化过程采用浓硫酸和高锰酸钾这两种强氧化剂，氧化过程中先加浓硫酸，搅拌均匀后再加高锰酸钾，氧化过程从石墨的边沿进行，然后再到中间，氧化程度与持续时间有关。
氧化过程中要增加石墨的亲水性，以便于分散，分散一般使用超声分散法。
氧化后的氧化石墨烯需要进行离心处理，使得pH值在6到7之间，目的是洗去氧化石墨烯的酸性，根本原因是研究表明氧化石墨烯和石墨烯在碱性条件下可以形成稳定的悬浮液。
氧化石墨烯的还原有多种方法，化学还原和热还原等，化学还原采用水合肼，热还原采用作TGA后，加热到200℃，一般大部分的含氧官能团都能除去。
二、实验内容：1、利用氧化还原法制备石墨烯2、对制得的石墨烯进行结构表征三、实验过程：实验利用Hummers法进行实验：1、在三颈瓶外覆盖冰块，制造冰浴环境，并在三颈瓶内放入搅拌磁石；2、将冰状天然石墨4g和硝酸钠2g倒入三颈瓶中；3、将92ml浓硫酸倒入三颈瓶中；4、开启磁力搅拌器，把溶液搅拌均匀后再缓慢加入高锰酸钾12g，在冰浴环境下搅拌3h；5、升温至35℃，保持搅拌0.5h或1h，此时是对石墨片层中间进行氧化作用，氧化程度与持续时间有关；6、加入去离子水184ml，缓慢滴加，保持温度低于100℃，升温至90℃，保温3h，溶液变红；7、加300ml去离子水和30%的双氧水溶液10ml，使得高锰酸钾反应掉，静置一晚，倒掉上层清液；8、对溶液进行离心操作7-8次，使得pH值在6-7；9、减压蒸馏，进行还原反应得到石墨烯；10、对得到的产物进行结构表征。
六、实验结果及讨论：(A)氧化后的氧化石墨烯悬浮液 (B) 还原过程加热温度对氧化石墨烯含量的对比记录(C)石墨烯的XRD（D）石墨烯的SEM图有（B）可知随着温度的上升，氧化石墨烯反应得越多，占比越低。
氧化石墨烯(GO)聚苯乙烯(PS)的制备与表征
氧化石墨烯（GO）/聚苯乙烯（PS）的制备与表征2.1 引言氧化石墨是石墨经过深度氧化后得到的一种层间距远大于石墨的层状化合物。
氧化石墨具有典型的准二维的片层结构,其层间距为6-11A o之间,层面间含有羟基、羰基等，片层边缘处有羧基。
经过适当的超声波震荡处理极易在水溶液或者有机溶剂中发生剥离分散成均匀的单层氧化石墨烯溶液。
2.2实验操作2.2.1 所用试剂本实验所用到的主要试剂与药品均为分析纯。
水溶液均为去离子水。
测试所需仪器：X射线衍射仪（XRD, D/Max-2400X, Rigaku Co.,Japan, Cu K αradiation(λ=1.54056Å)）、场发射扫描电子显微镜（FE-SEM, Hitachi S-4800)、透射电子显微镜（TEM, HitachiH-600）、Raman衍射仪（Horiba Jobin Yvon LABRAM-HR800型，λ=325nm）、电池测试系统（武汉蓝电的多通道电池测试系统、上海辰华CHI660E）2.2.2氧化石墨烯（GO）的制备与表征将0.75g石墨、90ml浓硫酸、10ml浓磷酸与4.5g高锰酸钾冷水浴搅拌混合，后在50°水浴中搅拌24h，冷却至室温，小心注入200ml冷水，再加入5ml 30%的过氧化氢，观察溶液由砖红色变为褐色，最终变成亮黄色。
我们所制得的GO溶液浓度为10mg/ml。
样品的相组成与相纯度由XRD进行了表征。
由图像（2.1）可以得出，GO的衍射峰位在2θ=11.565°。
根据布拉格公式2dsinθ=nλ可得氧化石墨烯片层间距为0.7646nm，相比于石墨片层间距（0.34nm）有增加，表明层间引入了基团。
图2.2为GO的Raman图像。
纯GO的Raman图谱，有两个特征峰，分别是位于1355cm-1的D峰和位于1606cm-1的G峰D峰对应于六方晶格里的缺陷和无序震动，是氧化石墨烯的缺陷无序的度量。
石墨烯的氧化还原法制备及结构表征
石墨烯的氧化还原法制备及结构表征近年来，石墨烯受到了越来越多的关注，它被认为是一种具有优异性能的二维纳米材料，可以用于电子学、光学学和材料学等多个领域。
石墨烯的制备技术是研究石墨烯特性的基础，氧化还原法是最近几年广泛研究的制备方法之一。
氧化还原法是一种以氧化物为原料，经过高温氧化和还原步骤而得到的石墨烯材料。
在此方法中，以催化剂石墨烯母体（Graphene Oxide，GO）作为原料，然后通过高温的氧化和还原步骤，GO发生氧化和还原反应，使其形成石墨烯（Graphene，G）。
首先，GO必须通过电性溶液（例如，高温氨水）形成超细粉末（粒径小于100 nm），以增加其表面积，并便于进一步处理。
然后，将高温氨水处理的粉末经过一系列的氧化还原反应，最终形成石墨烯，其中包括进行高温氧化（150～200）、还原（250～350）以及石墨化（500～600）等步骤。
石墨烯在结构上具有平板形式，其构成单位只有一个原子，并具有良好的导电性和透明性。
氧化还原方法得到的石墨烯具有良好的均匀性，大部分石墨烯片段为单层和双层，且具有良好的相容性，能够持久稳定存在。
为了表征经过氧化还原法制备的石墨烯的结构，常用的表征技术包括X射线衍射（XRD）、旋转反射显微镜（Raman）和扫描电子显微镜（SEM）等。
其中，X射线衍射（XRD）可用于判断石墨烯的形貌、尺寸和结构等性质，其特征谱即X射线可以提供石墨烯的结构特征。
旋转反射显微镜（Raman）是研究石墨烯结构最为常用的技术之一，也是衡量石墨烯结构质量的重要方法，它能够对石墨烯的厚度、层数、热性质和几何结构进行表征。
最后，扫描电子显微镜（SEM）可以得到石墨烯的粒径、形貌和区域分布等特征，从而对石墨烯的表面形貌进行表征。
综上所述，氧化还原法是最近广泛研究的石墨烯制备技术之一，其具有良好的均匀性和稳定性，对石墨烯的表征技术可以提供结构特征。
X射线衍射（XRD）、旋转反射显微镜（Raman）和扫描电子显微镜（SEM）等可以检测出氧化还原法制备的石墨烯的结构特性，因此，这种制备方法将会成为石墨烯的发展的重要推动力。
氧化石墨烯制备流程及步骤
氧化石墨烯制备的基本流程如下：
材料准备：准备石墨粉末。
氧化石墨烯的制备通常采用Hummers法（Hummers Method）或石墨氧化还原法（Graphite Oxide Reduction Method）。
Hummers法：
在冷却的硫酸中加入冷冻浓硝酸。
将石墨粉末加入到硫酸和硝酸的混合物中，搅拌。
慢慢加入冷却的浓硫酸和浓硝酸的混合物。
持续搅拌，反应进行一段时间。
倒入冷水，使反应停止并产生沉淀。
沉淀用稀硫酸和水洗涤，去除杂质。
沉淀用稀硫酸和水反复洗涤，直至洗涤水的pH值为中性。
将洗涤后的沉淀在真空干燥器中烘干，得到氧化石墨烯。
石墨氧化还原法：
将石墨粉末加入到硝酸等化学试剂中，搅拌。
加热反应，使石墨与氧化剂发生反应生成石墨氧化物。
过滤和洗涤产生的石墨氧化物。
将石墨氧化物在高温下还原，经过退火处理，得到氧化石墨烯。
表征和应用：对制备的氧化石墨烯进行表征，如使用扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）观察其形貌和结构，并研究其在机械、光学、电学等领域的应用。
需要注意的是，氧化石墨烯的制备过程可能会有细微的变化，具体步骤和实验条件会因制备方法和实验室的要求而有所不同。
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氧化石墨烯的制备和表征在我们的技术中独立的纸一样或foil-like材料是社会不可分割的一部分。
他们的用途包括作为防护层,化学过滤器、组件电气电池或超级电容器,粘合剂层,电子或光电组件,和分子存储。
基于纳米组件如剥落了蛭石或云母血小板使无机的纸一样的材料一直深入研究和商业化防护涂料、高温粘结剂、电介质壁垒和gas-impermeable膜。
因为它们的化学电阻率与大多数媒体,在宽度，温度范围内,密封性能优越,是不透过性液体，碳基柔性石墨薄片堆叠血小板组成的膨胀石墨一直使用在在填料和填料的应用程序。
碳纳米管的发现带来了巴基纸,它显示优良的机械和电气性能,使其潜在的适合燃料电池和结构复合应用程序。
在这里,我们报告的准备和表征氧化石墨烯纸,一个由血流导引组装独立的碳基膜材料个人氧化石墨烯表。
这种新材料在刚度和强度方面优于许多其他的纸一样的材料。
这种新材料区别于其他纸一样的材料的刚度和强度。
宏观的灵活性和刚度的组合的结果能联锁纳米石墨烯氧化物表的安排。
氧化石墨是一种层状材料组成的亲水氧化的石墨烯薄片(氧化石墨烯表)轴承氧官能团基飞机和边缘。
Graphite-oxidebased薄膜是通过solvent-casting方法制造的，但尚不清楚是否氧化石墨分散体使用完全脱落成单个表。
此外,生成的薄膜材料的形态和力学性能在侦破而没有阐明。
最近,我们已经表明,在合适的条件下氧化石墨在水中可以接受完全剥落,产生几乎完全个人的胶体悬浮液，平均横向尺寸约1毫米的石墨烯氧化物表。
这样的表可以化学功能化,分散在聚合物矩阵,缺氧复合材料屈服小说。
我们因此寻求一个方法将氧化石墨烯表组合为秩序井然的宏观结构。
我们发现,类似于碳纳米管,石墨烯氧化物表确实可以组装成纸一样的材料并在一个方向流动。
真空过滤胶体分散体系的氧化石墨烯表通过一个Anodisc膜过滤并干燥后,独立的氧化石墨烯纸厚度范围从1到30毫米（补充的信息1）。
这这种材料在传播在反射白光时是均匀和深棕色,当比5毫米厚时是几乎黑色得了(图1)。
氧化石墨烯纸样品的断裂边缘成像通过扫描电子显微镜(SEM)透露well-packed层通过几乎整个论文的截面样本,夹在密集的“波浪”少皮肤层,厚约100 - 200 nm e-g(图1)。
这种材料在反射时以均匀和深棕色在传播,在比5毫米厚时几乎黑色得了(图1)。
图1 |氧化石墨烯纸的形态和结构。
a-d氧化石墨烯纸模拟、数码相机图像。
a,1微米厚(西北大学的标志在纸下）;b,折叠,5微米厚半透明薄膜;c、折叠,25微米厚地带;d,带断裂后拉伸加载。
e-g、低收入、中等收入和高分辨率扫描电镜侧视图像,10微末厚样品。
h,x射线衍射模式的两个氧化石墨纸样品用两种不同的工具(见方法)。
图2 |拉伸行为的例子数代表氧化石墨烯纸样品。
(见补充信息2清单样本特征)。
,应力-应变曲线为5.2 毫米厚样本(5 - 1、红色)和重载取样碎片(5-1-R、蓝色)。
变形可以分为三个政权:矫直(我),(2)“弹性”和(III)塑料。
5.5 b,应力-应变曲线-毫米-厚示例(6 - 3,红色)和重载取样碎片(6-3-R、蓝色)。
c、应力-应变曲线的周期性加载11毫米样本(12)。
实线表示加载周期的一部分,虚线表示发布周期的一部分。
蓝色和红色线是线性应力-应变依赖的配件与27岁和32 GPa的弹性模量,分别。
d,衍生品四个不同的样品的应力-应变曲线,揭示了“搓板”模式在拉伸加载行为。
e、应力-应变曲线为5.5 毫米厚样品(6 - 4)和重载片段(6-4-R)显示刺滑动行为。
f-h,应力-应变循环测量11毫米厚样本(以12比4)40加州大学,分别90年加州大学和120年加州大学。
我,相同的线性热收缩11毫米厚样本记录之间的拉伸测试(线性负热膨胀系数,大约250310 26 K 21)。
红色曲线最终样本拉断裂前一步。
从它的x射线衍射模式(图1小时)可以看出氧化石墨烯纸的分层是显而易见的。
典型的x射线谱峰值氧化石墨烯纸样品对应-膜与膜之间距离(层间距)约为0.83海里。
从研究依赖层间距在氧化石墨含水量,测量距离可以归因于一个大约一分子微粒厚层石墨烯氧化物之间的水大概氢-结合表。
有序的平均尺寸的石墨烯氧化物的纸张材料的定向垂直地中飞机从x射线衍射峰的宽度计算使用德拜-谢勒方程22日和被发现5.260.2海里。
这个尺寸对应于6到7多层石墨烯氧化物表。
在一个典型的应力-应变曲线三个组织方法的的变形可以观察到样品的氧化石墨烯纸:矫直,几乎线性(“弹性”),和塑料(图2)。
这种行为类似于大多数纸一样或类箔材料;然而,氧化石墨烯纸很僵硬。
虽然有不同程度的起皱和波浪状的氧化石墨烯纸在不同长度尺度,最初在拉伸加载矫直相当小。
氧化石墨烯纸样品加载破裂超出了“弹性”组织不伴随任何撤退的薄片,并产生几乎直接和平坦的断裂表面e-g(图1)。
这与巴基纸的断裂有联系,并建议使用好的材料均匀性和层间粘结牢固。
极限抗拉应变为氧化石墨烯纸(0.6%最高记录的样本数量没有展览滑伸行为,见下文)相当的柔性石墨薄片沿轧制方向(0.5%),而远低于蛭石(2.5%)和巴基纸(3 - 5.6%)由类似的过滤策略。
然而,扩展的工作为氧化石墨烯纸断裂高达350 kJ 每立方米(~190J每千克,材料密度,1.8 g每立方厘米，补充信息7)。
这些值对应的值超过十倍柔性石墨薄片和类似规模的值为“原始”巴基纸。
拉伸试验测量我们的氧化石墨烯纸显示很高的拉伸模量和断裂强度的值(图2)。
平均氧化石墨烯纸模量是确定为32 GPa(平均31个测试样品,补充信息2)4262年被最高GPa。
这些值远高于那些报道的巴基纸纸一样以蛭石为基础的材料(由铸造或过滤策略)和柔性石墨箔(图3)。
介绍了循环荷载试验表明,永久变形的样品即使他们“弹性”组织的加载范围内(图2)。
每次循环的加载和卸载部分显示弹性模量的增加,总增加约20%,分5个周期。
这种自我强化的行为是众所周知的对齐的聚合物链和其他纤维材料24日在拉伸加载会导致大分子沿加载方向和机械/原纤维排列更强硬的样本。
同样氧化石墨烯纸应该导致一个更好的对齐的二维片晶,因此也单个石墨烯氧化物表,增加接触和相互作用,并导致更严厉的材料。
这种行为的氧化石墨烯纸是形成鲜明对比的柔性石墨薄膜的弹性模量降低应力循环。
有趣的是,石墨烯氧化物纸样品的应力-应变曲线经常显示“搓板”模式,有时甚至大幅上升(补充信息3),表现为一系列衍生品的山峰(ds /德)的应力-应变曲线(图2 d)。
类似自我组织行为观察在单晶石墨基底平面剪切和蒙脱石的材料由组装粘土血小板和聚合电解质组成。
然而,如果样本加载到塑料组织(图2 b)失败了,然后重新加载段的刚度在低应变前的原样品是类似于其失败。
这些结果表明,材料刚度的损失不是一个局部作用,而是均匀软化的纸以这种方式加载后，在特殊情况下,应力-应变响应连续有几个步骤各有一个大伸长的变化(图2 e),它表明滑锁机制,个体的名牌构成宏观样本幻灯片,然后“点击”当逐渐紧张。
鉴于水分子之间存在氧化石墨烯表(见上)，人们所预料的氧化石墨烯纸的力学性能强烈依赖于其含水量。
事实上,随着氧化石墨烯纸含水量的减少与增加温度(热重分析曲线,补充信息6),模量增加(从17到25 GPa相同的示例图2所示f-h)。
正如所料,水的损失也伴随着缓慢收缩的氧化石墨烯纸(图2)。
同时,永久变形的大小减少为每个加载周期分别进行在40,90和120度,(图2 g h)。
这与水相关的行为是纤维素纤维纸进行相似:湿表具有较低的强度和刚度比干。
除了拉力测试,我们几个不同厚度氧化石墨烯纸样品t进行弯曲试验(见补充信息5)。
氧化图3 |比较拉伸力s和模数E作为一套薄的纸一样的材料。
给出的数据来自参考。
22巴基纸和参考。
2蛭石由类似的过滤策略。
柔性石墨箔轧制制备的膨胀石墨6。
注意,高和低价值的两种颜色显示。
4参见补充信息。
石墨烯纸是弯曲的地带,这样一个简单的曲线(图4 b)成立,然后两个平行板间压缩到一个扭结(或多个)成立(图4 b,c)。
我们测量曲率半径R为这样一条而已之前的结构稳定性(即扭结的形成)。
根据纯粹的统一解决方案组成的弯曲的酒吧一个各向同性的均质材料28日的积极(或消极的)正常张力ex在外(或内)杆表面前绝对值ex 约等于0:5t ／R。
线性拟合实验分(红线图4)给出了平均法向应变价值ex约等于 1.160.1%。
极限抗拉应变的氧化石墨烯纸仅为0.6%(见上图),它可以维持比在单轴拉伸变形时弯曲。
图4 |的弯曲实验结果不同厚度t氧化石墨烯纸样品。
的曲率半径,带纸失去机械稳定性在弯曲(扣),红线在哪里一个线性的实验。
误差线(6班)。
在每个数据点显示。
b两低倍显微地带从膜的扫描电镜图像5(5.2 毫米厚)两个平行板间压缩。
上面的图像拍摄前,和下一个接一个,样品扣。
c、SEM图像的1毫米厚弯曲的石墨烯氧化物纸带有,20毫米曲率半径和显示两个主要的皱纹(虚线白线)作为失稳的结果。
d,高分辨率的扫描电镜图像的11毫米厚扣带。
单轴平面负载到断裂e,原理图图纸和弯曲度到屈曲测试。
额外的示意图是代表了层间的水分子(蓝色)持有邻近石墨烯氧化物表在一起。
这些交互是打破在弯曲时堆栈或紧张,导致骨折没有撤出。
在张力和弯曲变形的力学示意图,图4所示。
单轴拉伸导致平等(在示例)应力分布,这是转移主要通过层间的胶粘剂的剪切变形(氢结合水分子),而材料弯曲介绍非常本地化的报纸强调表面。
压力的外表面之间传输层的剪切和拉拔力水胶和结果分层的层,特别是多层结构中的缺陷(图4 e和d)。
内表面,这种压力是压缩,导致当地的剪切和弯曲的层(图4 c和d)。
比的情况下至关重要的单轴拉伸应力断裂传播几乎直接穿过样品没有明显的拉拔力(图1 e),弯曲荷载下发生分层主要是沿着微缺陷(一些相邻层之间的空隙)f(图1)。
实验结果因此表明,氧化石墨烯纸是一种柔软的宏观材料组成的硬(平面),但兼容的(平面外)石墨烯氧化物层,相对紧紧相连。
总之,我们定向流动的组装方法产生了一个新颖的氧化石墨烯纸一样的材料具有独特的层状结构,其中个人兼容的石墨烯氧化物床单联锁/瓦在一起,近平行线时尚。
大这些表之间相互作用的表面,他们在原子尺度的起皱,和他们的褶皱形态在纳米微米规模允许高效的负载分布在整个宏观样本,从而使这种材料比传统的碳——和面膜泥论文更有弹性。
便宜的起始物料,如氧化石墨应该促进大面积的制造纸一样的表与控制用于膜渗透性,各向异性离子导体,超级电容器,和材料分子存储,以及许多其他的用途。
氧化石墨烯纸也可以注入或者作为载体物质生产混合材料含有聚合物、陶瓷和金属。
此外,许多化学功能分层的石墨烯氧化物表面的表应该容易让自己进一步化学功能化。