长链烷基季铵盐插层氧化石墨的结构变化

基于改进的Hummers法制备氧化石墨(GO),并以长链烷基季铵盐(CnTAB)对其进行插层处理;通过改变CnTAB的链长、浓度,得到系列CnTAB/GO插层复合物。采用XRD和元素分析对产物的最大底面间距及CnTAB插入量进行表征。结果表明,随着Cn TAB链长的增长、CnTAB浓度的增大,CnTAB/GO插层复合物的最大底面间距逐渐增大。CnTAB通过离子键作用和疏水键作用插入到GO层间,在GO片层上的吸附规律符合修正型(Modified)Langmuir模型,即CnTAB以单分子层吸附在GO片层上。根据CnTAB/GO插层复合物最大底面间距及CnTAB插入量的变化规律分析,得出CnTAB在GO层间的排布模式有单层平躺模式、类双层平躺模式、单层倾斜模式和单层直立模式。

石墨烯薄膜及中间产物的结构及导电性能研究

采用氧化还原法真空抽滤制备不同还原程度的石墨烯薄膜，用X射线衍射（XRD）、红外光谱（FTIR）、拉曼光谱（Raman）、四探针电阻率测试仪对石墨烯样品及中间产物表征。结果表明，石墨经氧化后结构层键合上多种含氧官能团，层间距增大，其拉曼光谱表现为D峰宽化且增强，C峰宽化并向高波数方向偏移，且导电性能急剧减弱。通过改变还原阶段的反应时间可对石墨烯的电学性能进行有效调控。

氧化程度对氧化石墨烯a-b轴结构及电学性能的影响

采用改进的Hummers法及超声分散等后续处理制备不同氧化程度的氧化石墨烯样品。用XPS、XRD、AFM、UV-Vis及四探针测试仪对样品官能团变化规律、结构、形貌特征以及电学性能进行表征分析。结果表明,氧化石墨烯在超声波的作用下水相条件下可达单层分散,单层氧化石墨烯厚度约为1.4 nm:成膜过程中,在氢键力的作用下氧化石墨烯片层沿c轴重叠形成层状凝聚体,结构有序度较好;随氧化剂(KMn O4)用量增加,碳层平面上含氧官能团含量持续增加,特别是羟基官能团(C-OH)含量的增加,使a-b轴方向最大底面间距(d100和d110)一直增大,直至KMn O4用量达4.0 g时,部分C-OH水解,导致d100与d110略有减小;碳层平面上含氧官能团尤其是环氧官能团(C-O-C)含量的增加,使样品带隙宽度逐渐增大,导电性能越来越差。