GO/PMO复合材料的电化学性能研究文献综述
2020-06-07 21:24:49
摘要:通过研究不同浓度的氧化石墨烯和磷钼酸,回顾近些年氧化石墨烯的发展概况;通过简单的浸泡法将两者复合,并进行一系列的表征,研究其电化学性能,对其未来应用进行展望。
GO就是氧化石墨烯,也就是石墨烯的氧化物,仍保持着石墨的层状结构,但在每一层的石墨烯单片上引入了许多氧基功能团。这些氧基功能团的引入使得单一的石墨烯结构变得非常复杂。磷钼酸(PMo)因其完整的结构性,优越的氧化还原性能以及低廉的成本,在电化学领域,催化领域运用广泛。本文运用简单的浸泡方法,将磷钼酸与不同氧化度的氧化石墨烯进行复合,并且进行了一系列的表征以及电化学性能的研究。
石墨烯的发展:
1985年,英国化学家哈罗德#183;沃特尔#183;克罗托博士和美国科学家理查德#183;斯莫利等人在氦气流中以激光汽化蒸发石墨实验中首次制得由60个碳组成的碳原子簇结构分子C60,并推测这个团簇是球状结构,又称富勒烯[1]。1991年日本物理学家饭岛澄男用高倍率电镜从电弧法产生的碳纤维中观察到了碳纳米管[2]。2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈#183;盖姆和康斯坦丁#183;诺沃肖洛夫,用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯[3]。
对氧化石墨烯(GO)的认识:
氧化石墨烯是石墨烯的氧化物,其颜色为棕黄色,市面上常见的产品有粉末状、片状以及溶液状的。因经氧化后,其上含氧官能团增多而使性质较石墨烯更加活泼,可经由各种与含氧官能团的反应而改善本身性质。它是单一的原子层,可以随时在横向尺寸上扩展到数十微米,它的结构跨越了一般化学和材料科学的典型尺度。可视为一种非传统型态的软性材料,具有聚合物、胶体、薄膜,以及两性分子的特性。具有较高的比表面积和表面丰富的官能团。氧化石墨烯复合材料包括聚合物类复合材料以及无机物类复合材料更是具有广泛的应用领域,因此氧化石墨烯的表面改性成为另一个研究重点。氧化石墨烯近年又被发现其另一特点。Dikin等[4]将自制的氧化石墨烯的胶体状分散液在A1203滤膜上过滤,获得了一种类似纸的材料#8212;氧化石墨烯纸,其特有的互锁或砖墙式的排列结构使其比碳纳米管还强韧,Park等[5]在此基础上加入了少量的Mga 和Ca2 ,同样制得了氧化石墨烯纸,但其机械刚度和断裂应力都有很大程度的增强。这种比钢铁硬又比碳素纤维柔韧的超级纸张(氧化石墨烯纸),有望广泛应用于可控透气性膜、电子元件以及燃料电池等领域。
氧化石墨烯的制备:
制备石墨烯的方法有很多,但是氧化石墨烯要通过氧化剥离石墨制得,将鳞片石墨加入含有强氧化剂的高浓度酸中氧化制得氧化石墨,然后剥离分散即得到氧化石墨烯[6]。这是传统的自顶向下方法,当然这种方法还包括以传统三方法的改进方法为代表,还包括拆分碳纳米管的方法等等。除了自顶向下发还有自底向上方法,这种方法就是用各种碳源合成的方法,具体方案就有很多了。实验中可以采用该进的Hummer#8217;s方法进行[7]。
氧化石墨烯复合物的研究现状: