氧化石墨烯(grapheneoxide)是石墨烯的氧化物,其顏色為棕黃色,市面上常見的產(chǎn)品有粉末狀、片狀以及溶液狀的。GO是具有層狀結(jié)構(gòu)的非化學(xué)計(jì)量材料,以石墨為原料制備得到。
一、氧化石墨烯纖維的制備方法:
石墨烯纖維具有普通纖維的一般特性,其機(jī)械柔韌性好可以用于紡織,而且成本低,輕質(zhì),相比傳統(tǒng)碳纖維容易官能化,氧化石墨烯纖維的制備方法主要由以下幾種:
(1)濕紡法制備氧化石墨烯纖維
濕紡法是將氧化石墨烯分散在水中,經(jīng)過超聲分散成均勻溶液,經(jīng)過離心后去除未剝離的氧化石墨烯,經(jīng)濃縮后倒入紡絲機(jī)儲(chǔ)液罐,設(shè)置適當(dāng)?shù)目諝庀逗湍淘。诘獨(dú)鈮毫ο陆?jīng)過噴頭可收集濕的氧化石墨烯凝膠纖維,自然晾干即可。
在紡絲過程中如果將噴絲頭進(jìn)行一些改裝,做成中空纖維模型,并配置合適的中空液可得到中空纖維。
這種方法操作簡單,可以連續(xù)生產(chǎn)氧化石墨烯,并且制備的纖維形貌可控,通過改變噴絲頭的孔徑,可以得到不同直徑、不同孔徑的中空纖維,除此之外,這種方法制備的纖維容易對(duì)其進(jìn)行功能化,利用氫碘酸,水合肼可以對(duì)其還原得到石墨烯纖維。
(2)卷曲法制備氧化石墨烯纖維
制備合適濃度的氧化石墨烯含水溶液,利用刮涂法將含水GO溶液刮涂到聚四氟乙烯板上,室溫干燥后揭下,然后將膜卷曲成纖維。
濕紡法制備的氧化石墨烯纖維強(qiáng)度差,表面粗糙,橫斷面不規(guī)則,相比之下,卷曲法制備的纖維較致密,空隙較少,因此具有更高的纖維強(qiáng)度。
二、氧化石墨烯膜的制備的制備方法:
氧化石墨烯膜的制備是以氧化石墨為原料,利用氧化石墨烯上有大量含氧官能團(tuán),具有很強(qiáng)的親水性,采用超聲波振動(dòng)氧化石墨的水溶液剝離成氧化石墨烯懸浮液。
(1)浸除法制備GOM
浸除法以多孔聚砜膜為載體,在載體上浸除多巴胺,形成聚多巴胺,將載體用Isopar清洗后浸入GO懸浮液中,浸涂一定時(shí)間后制得**層GO膜,可進(jìn)行重復(fù)涂覆制得不同厚度的GOM.
將氧化石墨分散到水中,經(jīng)過超聲波振動(dòng)后形成穩(wěn)定的氧化石墨烯懸浮液,然后對(duì)懸浮液進(jìn)行適度稀釋后放置在濕度可控的環(huán)境中24~48h,在氣/液界面處會(huì)形成一層紙狀的氧化石墨烯膜。
這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于:**,能耗低,合成時(shí)間短,一般自組裝時(shí)間為10~40min;**,過程可重復(fù),水凝膠可重復(fù)使用;第三,調(diào)節(jié)氣/液界面的面積和蒸發(fā)時(shí)間可準(zhǔn)確控制膜厚度和面積。
(3)其他方法
除以上兩種方法外,制備氧化石墨烯薄膜的方法還有真空抽濾法、涂步法等;真空抽濾法制備GOM一般會(huì)選擇合適的載體作為過濾膜,目前廣泛應(yīng)用的是在氧化鋁管表面浸涂一層聚多巴胺,然后以TMC、1,4-苯二硼酸、二價(jià)陽離子等作為連接劑制備GOM。
涂步法包括刮涂法、滴涂法和旋涂法等涂布方法,它是把GO懸浮液通過不同的涂布方法涂覆到適當(dāng)?shù)幕w表面,經(jīng)過干燥后形成氧化石墨烯薄膜。
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小編:axc.2021.04.15