摘要: 碳元素以其特殊的成键能力,构成了数量众多的各种化合物,以及多种同素异形体。碳材料以其独特的性能、在各种领域的巨大应用潜力,吸引了大量的研究热情。与富勒烯,碳纳米管一样,石墨烯作为近些年来一个热门碳材料,具有很多独特的性质,如高的电子迁移率... 展开 碳元素以其特殊的成键能力,构成了数量众多的各种化合物,以及多种同素异形体。碳材料以其独特的性能、在各种领域的巨大应用潜力,吸引了大量的研究热情。与富勒烯,碳纳米管一样,石墨烯作为近些年来一个热门碳材料,具有很多独特的性质,如高的电子迁移率、良好的热性能、高的机械强度、电化学和光学性能等。近年来,在石墨烯的改性和应用方面,开展了大量研究工作。对石墨烯的修饰改性,可以调节它的各种性能,达到理想的要求,使其更好的应用到各个领域。在此背景下,本论文主要展开了以下三个方面的工作: 第一,在对石墨烯的修饰方法中,共价修饰,即通过形成稳定的共价键合来将其他小分子以及聚合物等固定在石墨烯表面,是其中重要的一种。在本论文中,采用了聚谷氨酸苄酯开环聚合共价修饰氧化石墨烯,提高了氧化石墨烯在有机相中的分散性。聚谷氨酸苄酯是一种人工合成的聚多肽,在药物释放、药物运输、组织工程、治疗学等领域有重要的应用价值。是一种无毒且环境友好型的聚合物材料。氧化石墨烯被聚谷氨酸苄酯修共价饰后,聚合物链提高了它的疏水性,抑制片层之间聚集。在有机溶液中分散性有了明显提高。 第二,通过脱苄基保护,得到氧化石墨烯-聚乳酸。通过原位生长的方法,在氧化石墨烯-聚谷氨酸上,负载了四氧化三铁和氧化锌纳米粒子,制备了具有光催化活性的可以磁分离的复合材料。氧化石墨烯与其表面的含羧基聚合物起到了一个模板的作用,纳米粒子在氧化石墨烯表面得到了良好的分散,同时也在一定程度上起到帮助光生激子分离和吸附有机污染物分子的作用。 第三,将聚谷氨酸苄酯-氧化石墨烯作为界面层对纳米二氧化硅表面进行了修饰。氧化石墨烯和氨基化后带正电纳米二氧化硅微球在溶液中通过自组装作用,形成了包覆结构。通过SEM和TEM观察修饰后的纳米粒子微观形貌,证明了石墨烯包覆在了纳米二氧化硅微球表面,并且微球之间通过石墨烯互相交联,形成特殊的微观相貌。之后将得到的复合纳米粒子分散在聚乳酸中,对其改性。通过对聚谷氨酸苄酯-氧化石墨烯-二氧化硅/聚乳酸材料断面的SEM图像分析,修饰后的二氧化硅粒子在聚乳酸中表现出来良好的分散性,并且改善了聚乳酸的力学性能,拉伸强度和杨氏模量都有了显著提高,再加入的纳米粒子质量分数在5 wt%时,聚乳酸的拉伸强度增加了39%。杨氏模量增加了42%,同时热稳定性有了略微提高。单侧被聚谷氨酸苄酯修饰后的氧化石墨烯起到了一种界面层的作用,增加了纳米粒子与聚合的界面结合力,帮助应力和载荷在界面间传递和扩散,因此提高了复合材料的力学性能。 收起