有序石墨烯导电炭薄膜的制备026.pdf

第23卷第4期 新型炭材料 V01．23No．4 2008年12月 NEWCARBONMATERIALS Dec．2008 文章编号：1007．8827(2008)04-0345-06 有序石墨烯导电炭薄膜的制备 陈成猛1”， 杨永岗1， 温月芳1， 杨全红3， 王茂章1 (1．中国科学院炭材料重点实验室。中国科学院山西煤炭化学研究所，山西太原030001； 2．中国科学院研究生院，北京100049； 3．天津大学化工学院，天津300072) 摘要： 采用Hummers法合成氧化石墨，在水中超声分散获得氧化石墨烯水溶胶，通过微滤法使氧化石墨烯片 定向流动组装，制得氧化石墨烯薄膜。再通过化学还原和热处理使所制氧化石墨烯薄膜脱氧重石墨化，保持其形 貌时可控制其导电性，制得电导率为184．8S／cm的石墨烯导电炭膜。 关键词： 石墨烯；氧化石墨；导电率；薄膜 127．I+1TB383 A 中图分类号：TQ 文献标识码： 1 前言 墨化，在保持其形貌的同时恢复其导电性，得到以石 墨为碳源的有序石墨烯导电炭薄膜。 石墨烯(Graphene)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(CNT)和石墨的2实验 基本结构单元…。2004年，Geim等12引用胶带黏贴 2．1氧化石墨的合成 法从高结晶石墨上剥离少量单层石墨烯，并对其电 采用Hummers法18‘制备氧化石墨。在冰浴中， 学性质研究，发现其具有特殊的电学特性，如量子霍 尔效应，在高电场诱导下仍能保持载流子的高迁移 将109石墨粉(质量分数98％，天津)和5g硝酸 率，在开发新型电子器件方面有很大的潜力…。IN． 钠与230ⅡlL的浓硫酸混合均匀，搅拌中缓慢加入 309KMnO。。将其转移至35℃水浴反应30min。 TEL和IBM等公司也已开始投资于石墨烯基电子 技术的应用研究，并已研制出世界上最小的晶体 逐步加入460mL去离子水，温度升至98℃继续反 应40min，混合物南棕褐色变成亮黄色。进一步加 管_J。2007年，美国西北大学Ruoff等∞。通过超声 剥离氧化石墨制备了氧化石墨烯胶状悬浮液，并对 水稀释，并用质量分数30％的H，O，溶液处理，中和 该悬浮液进行微滤操作，随着水分子透过，氧化石墨 未反应的高锰酸，离心过滤并反复洗涤滤饼，真空干 烯逐步沉积，并在水流作用下实现有序的瓦片式堆 燥即得到氧化石墨。 叠，即定向流动组装，得到了高强度的韧性氧化石墨 2．2氧化石墨烯悬浮液的制备 烯薄膜。这种纳米有序结构薄膜材料可用于可控透 将氧化石墨研碎，配制3mg／mL悬浮液100mL， 超声处理30 气性膜、电容器、分子探测及微电子等诸多领域。同 min后，悬浮液离心处理除去其中少量 时，依托其具有的丰富表面官能团，经化学改性后， 杂质，得到均质稳定的氧化石墨烯胶状悬浮液。 可实现与树脂、陶瓷、金属等基体的复合。但由于在 2．3氧化石墨烯薄膜的制备 氧化石墨的制备过程中，石墨的共轭结构因含氧官 采用微孔滤膜(材料：醋酸纤维酯，规格： 能团的侵入丽被破坏，以致所制氧化石墨烯薄膜为