高浓度石墨烯水系分散液及其气液界面自组装膜介绍.PDF

第26卷摇 第1期 新摇 型摇 炭摇 材摇 料 Vol.26摇 No.1 摇 2011年2月 NEW CARBON MATERIALS Feb. 2011 摇 文章编号:摇 1007鄄8827(2011)01鄄0036鄄05 高浓度石墨烯水系分散液及其气液界面自组装膜 魏摇 伟,摇 吕摇 伟,摇 杨全红 (天津大学 化工学院,天津 300072) 摘摇 要:摇 通过测试石墨烯分散液的吸光度,比较了几种表面活性剂分散石墨烯的能力。 结果表明:聚乙烯吡咯烷 酮(PVP)这种“绿色冶、低成本的表面活性剂,具有很好的分散能力。 通过提高PVP溶液浓度,可以得到浓度高达 ~1.3mg/ mL 的石墨烯分散液,这种高浓度石墨烯分散液可以在气液界面自组装得到石墨烯膜,这种无支撑石墨 烯膜具有平整的表面和规则的结构,在很多领域都有良好的潜在应用价值。 关键词:摇 表面活性剂;石墨烯分散;气液界面自组装;石墨烯膜 + 中图分类号:摇 TQ127.1 1摇 TB383 文献标识码:摇 A 1摇 前言 获得高浓度石墨烯分散液,无疑会促进石墨烯在催 化、复合材料等领域得到更广泛的应用,这也是当前 石墨烯是具有严格二维结构的碳质纳米晶体, 石墨烯研究中一个重要课题。 自从2004年发现以来,就引起了科研工作者的广泛 摇 摇 石墨烯膜材料是石墨烯研究的热点之一。 关注。 石墨烯具有优异的力学、电子、光学以及热学 [9] Wallace等 用氧化石墨烯还原后的分散液为原 性质,已经被广泛应用于纳电子、能量存储、催化、生 料,采用真空过滤的方法首次制备了石墨烯膜。 目 [1鄄2] 物传感器等领域 。 在实际应用中,石墨烯片层容 前,石墨烯膜的制备一般均采用石墨烯分散液为原 易发生聚集,影响石墨烯性能的发挥,因此通常将石 料,利用真空过滤法制备,或者是先制备出氧化石墨 墨烯分散在有机溶剂或表面活性剂水溶液中,溶剂 烯膜,然后通过化学或热还原得到石墨烯膜。 近期, 分子或表面活性剂分子吸附在石墨烯表面上,依靠 笔者提出了一种气液界面自组装方法,制备了无支 静电斥力或分子间作用力,实现石墨烯的单层分散, 撑的氧化石墨烯膜。 这种氧化石墨烯膜通过氧化石 进而为基于石墨烯的材料组装以及性质研究提供方 墨烯层层自组装获得,具有良好的机械性能和光学 便。 均一、稳定的分散液是石墨烯在众多领域应用 性能,并可通过调节气液界面面积和组装时间调控 和研究的重要条件,但是目前报道的石墨烯分散液 [10] 氧化石墨烯膜的尺寸和厚度 。 气液界面自组装 浓度都较低,限制了石墨烯发展。 是一种制备氧化石墨烯膜的便捷方法,但是利用它 摇 摇 目前分散石墨烯的体系主要有三种:(1) 表面 制备石墨烯膜却很困难。 这可能是由于石墨烯表面 [3鄄4] [5鄄7] [8] 活性剂水溶液 ;(2) 有机溶剂 ;