真空退火对氧化石墨烯纸的还原特性研究
2021-11-08王兰喜何延春卯江江左华平王虎王艺胡汉军刘兴光张凯锋周晖
王兰喜,何延春,卯江江,左华平,王虎,王艺,胡汉军,刘兴光,张凯锋,周晖
(1.兰州空间技术物理研究所 真空技术与物理重点实验室,兰州 730000;2.兰州大学 核科学与技术学院,兰州 730000)
石墨烯具有异乎寻常的高热导率(单层石墨烯面内热导率可达5000 W/(m·K)以上[1-5])和高导电性(单层石墨烯的电阻率可低至10-6Ω·cm[6])。得益于化学方法制备宏量氧化石墨烯粉体的发展[7-10],近年来出现了一种称为石墨烯纸的柔性导热、电磁屏蔽材料[11-15]。由于氧化石墨烯中的含氧基团使其具有良好的亲水性,在无需添加任何分散剂或表面活性剂的情况下,氧化石墨烯也能在水中制成稳定的分散液[16-19]。因此,通过自组装方法[20-24]形成氧化石墨烯纸(Graphene Oxide Paper,GOP),再将GOP 还原,是目前一种常用的石墨烯纸制备方法(将这种还原后的石墨烯纸称为还原氧化石墨烯纸,reduced Graphene Oxide Paper,rGOP)。GOP 的还原程度、含氧基团演化、还原诱导晶格损伤、杂质水平等,对rGOP 的导热和导电等方面的性质具有重要影响。化学还原法(常见的还原剂有肼[16,25]、氢碘酸[26-27]、维他命C[28-29]等)不可避免地存在杂质引入和还原不充分现象,但其在杂质控制和样品制备工艺上更具有优势。目前,有一些关于氧化石墨烯粉或少层氧化石墨烯的退火还原[30-33],以及GOP高温退火后对热导率或电导率影响的研究[12-15],而关于真空退火对GOP 的还原特性方面的研究则不多。
本文开展了GOP 真空退火还原实验研究,通过分析不同温度真空退火对GOP 的还原情况,获得了GOP 中含氧基团的种类、含氧基团随温度的演化过程、晶体学性质随温度的演化规律等相关内容,拟为制备石墨烯纸柔性功能材料提供参考。……
