当然是原子力显微镜AFM,看高度图石墨烯单层不到1 nm。应该说AFM是表征石墨烯材料最方便的手段了。当然,AFM表征的时候应注意区分灰尘、盐类和石墨烯分子。
当然光学显微镜、扫描电镜SEM也可以用来表征石墨烯。还有高分辨率透射电镜HRTEM可以看到石墨烯的蜂窝状原子图像,可以看到氧化石墨烯还原后的缺陷。
氧化-还原法是指将天然石墨与强酸和强氧化性物质反应生成氧化石墨(GO),经过超声分散制备成氧化石墨烯(单层氧化石墨),加入还原剂去除氧化石墨表面的含氧基团,如羧基、环氧基和羟基,得到石墨烯。氧化石墨的方法主要有三种:第一种是Hummers法,第二种是Brodietz法[2],第三种是Staudenmaier法,他们首先均是用无机强质子酸例如浓H2SO4、发烟HNO3或者它们的混合物处理原始的石墨粉原料,使得强酸小分子进入到石墨层间,而后用强氧化剂(如高锰酸钾、KClO4等)氧化。三种方法相比,Staudemaier法得到的氧化石墨的层结构受到严重破坏,原因是采用浓H2SO4和发烟HNO3混合酸处理了石墨,Hummers法具有很高的安全性,且可得到带有褶皱的氧化石墨的片层结构,并含有丰富的含氧官能团,在水溶液中分散性很好,对于此方法,许多研究人员也做了很大的改善。目前为止,常用来制备氧化石墨烯的一种方法就是采用改进的Hummers法。这里以其中的一种改进的Hummers法为例,来说明氧化石墨在制备过程中各项参数对产物的影响。
1,扫描电镜看的是样品的局部区域,可能你看到的样品区域刚好就没有石墨烯。2,你的样品为符合才能,可能在复合材料制备过程中,石墨烯的结构已经被破坏,所以看不到。
3,复合材料中的石墨烯含量本身就极少,需要在SEM下找很多区域,也许能看到。
.基于石墨烯的纳米复合材料在能量储存、液晶器件、电子器件、生物材料、传感材料和催化剂载体等领域展现出许多优良性能,具有广阔的应用前景.目前研究的石墨烯复合材料主要有石墨烯/聚合物复合材料和石墨烯/无机物复合材料两类,其制备方法主要有共混法、溶胶-凝胶法、插层法和原位聚合法.本文将对石墨烯的纳米复合材料及其性能等方面进行简要的综述.
一、基于石墨烯的复合物
利用石墨烯优良的特性与其它材料复合可赋予材料优异的性质.如利用石墨烯较强的机械性能,将其添加到高分子中,可以提高高分子材料的机械性能和导电性能;以石墨烯为载体负载纳米粒子,可以提高这些粒子在催化、传感器、超级电容器等领域中的应用.
1.1 石墨烯与高聚物的复合物
功能化后的石墨烯具有很好的溶液稳定性,适用于制备高性能聚合物复合材料.根据实验研究,如用异氰酸酯改性后的氧化石墨烯分散到聚苯乙烯中,还原处理后就可以得到石墨烯-聚苯乙烯高分子复合物.该复合物具有很好的导电性,添加体积分数为1%的石墨烯时,常温下该复合物的导电率可达0.1S/M,可在导电材料方面得到的应用.
添加石墨烯还可显著影响高聚物的其它性能,如玻璃化转变温度(Tg)、力学和电学性能等.例如在聚丙稀腈中添加质量分数约1%的功能化石墨烯,可使其Tg提高40℃.在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中仅添加质量分数0.05%的石墨烯就可以将其Tg提高近30℃.添加石墨烯的PMMA比添加膨胀石墨和碳纳米管的PMMA具有更高的强度、模量以及导电率.在聚乙烯醇(PVA)和PMMA中添加质量分数0.6%的功能化石墨烯后,其弹性模量和硬度有明显的增加.在聚苯胺中添加适量的氧化石墨烯所获得的聚苯胺-氧化石墨烯复合物的电容量(531F/g)比聚苯胺本身的电容量(约为216F/g)大1倍多,且具有较大的拉伸强度(12.6MPa).这些性能为石墨烯-聚苯胺复合物在超级电容器方面的应用创造了条件.
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