| 石墨烯/聚合物复合材料的制备及性能研究 | |
| 高婷婷 | |
| Subtype | 理学博士 |
| Thesis Advisor | 周峰 ; 夏延秋 |
| 2014-05-28 | |
| Degree Grantor | 中国科学院大学 |
| Department | 固体润滑国家重点实验室 |
| Degree Discipline | 物理化学 |
| Keyword | 石墨烯 原子转移自由基聚合 芘 聚合物刷 非共价键修饰 Graphene Atom Transfer Radical Polymerization Pyrene Polymer Brush Noncovalent Modification |
| Abstract | 石墨烯以其优异的电学、光学、导热、机械性能以及高的比表面积等性能成为近几年来物理、化学、生物等领域的研究热点之一。但石墨烯片层间的作用力强，导致其在溶剂及基体中的分散性差，片层间极易堆积和团聚，对石墨烯的工业化生产及应用都带来很大的不便。另外，石墨烯平面的sp2结构相对稳定，化学活性差，使得石墨烯的功能性应用也大大受到限制，本论文旨在不破坏和改变石墨烯本身化学结构的情况下，以石墨烯的非共价键修饰为基础，制备具有智能响应性及功能性的石墨烯/聚合物复合材料并研究了所制备复合材料的性能。主要内容和结论如下： 1. 设计合成含有芘官能团的原子转移自由基聚合(ATRP)引发剂，通过π-π作用锚固在氧化石墨烯(GO)sp2杂化碳原子结构表面，再结合表面引发-原子转移自由基聚合(SI-ATRP)的方法，制备了GO/PDMAEMA复合材料。研究发现在不同 pH 缓冲溶液中复合材料表面可选择性的具有正/负电性的两性离子性能；并应用所制备复合材料的两性离子行为，分别通过正、负离子交换-原位还原的方法制备了贵金属Pd-Au同时负载的石墨烯基有机/无机纳米复合材料，其可有效催化NaBH4 还原对硝基苯酚的反应。 2. 应用非共价键微接触印刷法，以含有芘或邻苯二酚结构的引发剂分子溶液为锚固剂墨水，再结合 SI-ATRP 的方法，成功在自组装的石墨烯基底表面制备了不同功能性(包括 pH、温度响应性及正/负离子型聚合物刷)的聚合物刷以及二元聚合物刷图案，证明是一种在石墨烯表面制备聚合物刷图案的通用方法。利用这种方法在石墨烯表面制备 POEGMA-OH 聚合物刷图案后，可以用于固定蛋白质分子。 3. 制备了自支撑、高透过率、柔性、厚度在纳米级别的不同功能性的聚合物刷@石墨烯准二维聚合物膜，可用于各种平面基底的一步法、无损修饰。研究发现，转移膜在不同基底表面具有较好的粘附性能和耐溶剂性能，且粘附性能随基底的不同而不同；当转移温度响应性的 PNIPAm@石墨烯膜至不同基底上时，可以调控表面的润湿性、温度响应性；当转移功能性的 PGMA@石墨烯膜至 PET表面，可用于固定寡核苷酸和蛋白质分子，有望用作生物芯片。 4. 通过石墨烯与同样具有共轭结构的聚苯胺(PANI)之间的非共价键作用，以自组装的还原氧化石墨烯膜(rGO)为基底电极，以阳极氧化铝AAO为模板，利用恒电位法在rGO表面制备了有序的PANI纳米阵列，研究了PANI纳米阵列的电化学电容性能。结果表明，PANI阵列具有比薄膜更高的比电容，可达990 F/g。 |
| Subject Area | 材料科学与物理化学 |
| Funding Project | 材料表面与界面行为研究组 |
| Document Type | 学位论文 |
| Identifier | http://ir.licp.cn/handle/362003/6741 |
| Collection | 固体润滑国家重点实验室（LSL） |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 高婷婷. 石墨烯/聚合物复合材料的制备及性能研究[D]. 中国科学院大学,2014. |
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| 201411高婷婷.pdf（7516KB） | 开放获取 | CC BY-NC-SA | View Application Full Text | |||
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