氧化石墨烯的制备和表征-副本.docVIP

氧化石墨烯的制备和表征 我们的技术独立的纸一样或foil-like材料是社会不可分割的一部分他们的用途包括防护层,化学过滤器、组件电气电池或超级电容器,粘合剂层,电子或光电组件,和分子存储。基于纳米组件如剥落了蛭石或云母血小板无机的纸一样的材料一直深入研究和商业化防护涂料、高温粘结剂、电介质壁垒和gas-impermeable膜。因为它们的化学电阻率与大多数媒体,在宽温度范围内,密封性能优越,不透过性液体碳基柔性石墨薄片堆叠血小板组成的膨胀石墨一直使用在填料和填料的应用程序。碳纳米管的发现带来了巴基纸,它显示优良的机械和电气性能,使其潜在的适合燃料电池和结构复合应用程序在这里,我们报告的准备和表征氧化石墨烯纸,一个由血流导引组装独立的膜材料个人氧化石墨烯表。这种新材料刚度和强度优于许多其他的纸一样的材料。这种新材料区别于其他纸一样的材料的刚度和强度。宏观的灵活性和刚度的组合的结果能联锁纳米石墨烯氧化物表的安排氧化石墨是一种层状材料组成的亲水氧化的石墨烯薄片(氧化石墨烯表)轴承氧官能团基飞机和边缘。Graphite-oxidebased薄膜通过solvent-casting方法制造的但尚不清楚是否氧化石墨分散体使用完全脱落成单个表。此外,生成的薄膜材料的形态和力学性能在侦破没有阐明 最近,我们已经表明,在合适的条件下氧化石墨在水中可以接受完全剥落,产生几乎完全个人的胶体悬浮液平均横向尺寸约1毫米石墨烯氧化物表。这样的表可以化学功能化,分散在聚合物矩阵,缺氧屈服小说。我们因此寻求一个方法将氧化石墨烯表组合为秩序井然的宏观结构。我们发现,类似于碳纳米管,石墨烯氧化物表确实可以组装成纸一样的材料在一个方向流动。真空过滤胶体分散体系的氧化石墨烯表通过一个Anodisc膜过滤干燥后,独立的氧化石墨烯纸厚度范围从1到30毫米补充的信息。这这种材料在传播在反射白光均匀和深棕色,几乎黑色得了(图1)。氧化石墨烯纸样品的断裂边缘成像通过扫描电子显微镜(SEM)透露well-packed层通过几乎整个论文的截面样本,夹在密集的“波浪”少皮肤层,厚约100 - 200 nm e-g(图1)。种材料在反射均匀和深棕色在传播,几乎黑色得了(图1)。 图1 |氧化石墨烯纸的形态和结构。氧化石墨烯纸模拟、数码相机图像。1微米厚(西北大学;b,折叠,5半透明薄膜;c、折叠,25地带;d,带断裂后拉伸加载。e-g、低收入、中等收入和高分辨率扫描电镜侧视图像,10样品。h,x射线衍射模式的两个氧化石墨纸样品用两种不同的工具(见方法)。 图2 |拉伸行为的例子数代表氧化石墨烯纸样品。(见补充信息2清单样本特征)。,应力-应变曲线为5.2 样本(5 - 1、红色)和重载(5-1-R、蓝色)。变形可以分为三个政权:矫直(我),(2)“弹性”和(III)塑料。5.5 b,应力-应变曲线--厚示例(6 - 3,红色)和重载(6-3-R、蓝色)。c、应力-应变曲线的周期性加载11样本(12)。实线表示加载周期的一部分,虚线表示发布周期的一部分。蓝色和红色线是线性应力-应变依赖的配件与27岁和32 GPa的弹性模量,分别。d,衍生品四个不同的样品的应力-应变曲线,揭示了“搓板”模式在拉伸加载行为。e、应力-应变曲线为5.5 样品(6 - 4)和重载片段(6-4-R)显示行为。f-h,应力-应变循环测量11样本(以12比4)40加州大学,分别90年加州大学和120年加州大学。我,相同的线性热收缩11样本记录之间的拉伸测试(线性负热膨胀系数,250310 26 K 21)。红色曲线最终样本拉断裂前一步。 从它的x射线衍射模式(图1小时)氧化石墨烯纸的分层是显而易见的。典型的x射线谱峰值氧化石墨烯纸样品对应-距离()约为0.83海里。从研究依赖在氧化石墨含水量,测量距离可以归因于一个大约层石墨烯氧化物之间的水大概表。有序的平均尺寸的石墨烯氧化物的纸张材料的定向垂直地中飞机从x射线衍射峰的宽度计算使用德拜-谢勒方程22日和被发现5.260.2海里。这个尺寸对应于6到7多层石墨烯氧化物表在一个典型的应力-应变曲线三个的变形可以观察到样品的氧化石墨烯纸:矫直,几乎线性(“弹性”),和塑料(图2)。这种行为类似于大多数纸一样或箔材料;然而,氧化石墨烯纸很僵硬。虽然有不同程度的起皱和波浪状的氧化石墨烯纸在不同长度尺度,最初在拉伸加载矫直相当小。氧化石墨烯纸样品加载破裂超出了“弹性”不伴随任何撤的薄片,并产生几乎直接和平坦的断裂表面e-g(图1)。这与巴基纸的断裂,并建议好的材料均匀性和层间粘结牢固。极限抗拉应变为氧化石墨烯纸(0.6%最高记录的样本数量没有展览行为,见下文)相当的柔性石墨薄片沿轧制方向(0.5%),而远低于蛭石(2.