水热法制备三氧化二铝掺杂石墨烯泡沫.pdfVIP

。 西 南民族 大学学报 自然 学版 第40卷第6期 J 1 uralScienceEdition N。v．2014 ． ournalofSouthwestUniversityforNati alitiesNat 1 … … … on doi：l0．3969~．issn．1003-4271．2014．06．09 水热法制备三氧化二铝掺杂石墨烯泡沫 赵连勤，张孝亮，谢静茹，禹宝伟，吴蕊含，杨胜韬 (西南民族大学化学与环境保护工程学院，四川 成都 610041) 摘 要：石墨烯泡沫与其他纳米材料掺杂是提高石墨烯泡沫性能、拓展石墨烯泡沫应用的重要手段．发展简便的掺杂石 墨烯泡沫的方法对石墨烯技术具有重要的意义．本文以氧化石墨烯和偏铝酸钠为原料，采用水热反应一步合成 了三氧 化二铝掺杂的石墨烯泡沫复合材料．掺杂石墨烯泡沫采用扫描电子显微镜 、X 射线光电子能谱、红外光谱和孔径结构 等技术进行表征．结果表明，氧化石墨烯在水热反应中充分还原，偏铝酸钠在水热反应 中有效水解．针状三氧化二铝纳 米颗粒均匀掺杂到石墨烯泡沫的多孔结构中，得到比表面积大、掺杂量高的掺杂石墨烯泡沫． 关键词：三氧化二铝；石墨烯：泡沫：水热反应 中图分类号：TB383 文献标识码：A 文章编号：1003．4271(2014)06—0849—04 1 前言 石墨烯泡沫是由石墨烯片交错堆积而成的三维连通多孔结构 J．多孔结构的形成可以有效避免石墨烯片 的过度堆叠，保持了石墨烯单层(或少数层)结构和相应的性能，如极大的比表面积、良好的导电性能以及极高的 吸附性能等．石墨烯泡沫已经广泛用于超级电容 j【J、生物传感4【J、导电复合材料 J、催化6【J、水处理7【等领域，成 为最具有应用潜力的纳米材料之一． 对石墨烯泡沫进行掺杂是改善石墨烯泡沫性能的重要手段．已有文献报道石墨烯泡沫复合材料的制备与应 用 ．目前制备掺杂石墨烯泡沫的方法都是基于现有的石墨烯泡沫制备方法．其中化学还原法是最有潜力实 现规模化石墨烯泡沫制备的方法 ．高温气相还原法可以有效避免石墨烯孔结构的收缩 l【引，通过掺杂金属盐 能获得掺杂金属纳米颗粒的石墨烯泡沫L1引．然而高温气相还原反应的条件较为苛刻，设备要求和生产成本很高， 这在一定程度上限制了它的广泛应用．因此需要探索简便易行的化学还原方法用于制备掺杂的石墨烯泡沫． 水热还原法具有设备简单、成本低廉等特点，是制备石墨烯泡沫的重要方法．本文以偏铝酸钠和石墨烯为原 料，通过水热还原反应制备三氧化二铝掺杂的石墨烯泡沫．结果表明，产物掺杂量高、具有多孔结构和较大的比 表面积；一步水热还原法是制备掺杂石墨烯泡沫的简便方法． 2 实验部分 2．1 化学试剂及仪器 石墨粉购买于国药化学试剂有限公司．偏铝酸钠购买于上海迈瑞化学技术有限公司．其他试剂均为分析纯 级别．实验用到的仪器包括扫描电子显微镜(Quanta200FEC~FEI，TheNetherlands)、X射线光电子能谱(Kratos， UK)、红外光谱(Magna—IR750，Nicolet，USA)和比表面积分析仪(ASAP2010，Micromeritics，USA)． 2．2 三氧化二铝掺杂的石墨烯泡沫的制备 2．2．1 石墨预氧化 收稿 日期 ：2014．09．30 通讯作者：杨胜韬(1985-)，男，汉族，四川安岳人，副教授，博士，Email：yangst@pku．edu．cn． 基金项目：四川省科技支撑计划(No．2013FZO060)和国家 自然科学基金青年基金项目N(o 第6期 赵连勤 等：水热法制备三氧化二铝掺杂石墨烯泡