氧化石墨烯的制备开题报告

 2021-08-08 12:08

1. 研究目的与意义

本文主要介绍了传统氧化石墨烯的制备方法如Brodie法、Staudenmaier法和Hummers法等,这些方法在制备过程中都会产生大量的有毒气体,不适合量产以及大规模应用。

本课题主要在Hummers法的基础上进行改进,通过改变不同阶段的合成条件,设计不同的实验方案,可以得到不同的氧化石墨烯产物,最后通过红外光谱分析、紫外光谱分析、X射线衍射分析、拉曼光谱测试、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和热失重分析法等对产物的表面官能团、微观结构的规整度、表面微观形貌和受热稳定性情况进行表征分析。

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2. 国内外研究现状分析

氧化石墨的方法主要为Brodie法、Staudenmaier法和Hummers法,它们都是以原始石墨利用无机强质子酸(如浓硫酸、发烟硝酸或它们的混合物)处理将强酸小分子插入石墨层间后,再以强氧化剂(如 KMnO4、KC104 等)对其进行氧化。

在氧化程度方面,虽然 Staudenmaier 法和 Brodie 法要高于 Hummers 法,但其反应过程中会产生 ClO2、NO2 等有害气体且在长时间反应的条件下消耗会更大[19],所以一般选用Hummers 法为作为制备的方法。

而现有很多新的氧化石墨制备方法大多也是在此基础上调整得到。

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3. 研究的基本内容与计划

研究内容:1.采用改进Hummers法制备氧化石墨烯2.烘干产品,超声分散并稀释至万分之五观察稳定性3. 分析氧化石墨烯的产率4.氧化石墨烯的表征

研究计划2018.12-2019.03整理资料,研究合成改进方法,统计使用的原料及仪器,准备原料2019.03-2019.04制备氧化石墨烯2019.04-2019.05结构、性能研究以及表征2019.05-2019.06完成论文,准备答辩

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4. 研究创新点

实验材料方面采用浓硫酸与浓磷酸,不使用硝酸(其会产生有毒气体)实验方案方面使用低中高温三个阶段,加快了反应时间,缩短了制备时间,实验材料比例严格掌控。

后处理方面使用稀盐酸过滤,带走金属离子,降低pH值,使得到的产品氧化程度更高,粒径观察更清晰。

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