功能化氧石墨烯的制备及其性能研究任务书.docx

功能化氧石墨烯的制备及其性能研究任务书
一、研究背景
氧化石墨烯是一种具有很好性质的碳基材料，具有导电性好、力学强度高、化学惰性等特点。然而，由于其生产成本高、稳定性差等问题，限制了其在实际应用中的广泛应用。因此，需要寻找一种新的方法制备氧化石墨烯，以提高其应用性能。功能化氧石墨烯的制备及其性能研究正是为了解决这一问题而展开的。
二、研究内容
1.制备功能化氧石墨烯
根据文献报道，使用一些化学方法对氧化石墨烯进行改性，添加不同的官能团进而制备功能化氧石墨烯。如在氧化石墨烯的表面引入羧基、氨基等官能团，提高其加工性能和化学活性等。这些官能团的加入可以形成新的键合，改变化学性质，进一步调控材料的性能。
2.研究功能化氧石墨烯的结构和性质变化
通过对制备的功能化氧石墨烯进行数据分析，了解其结构及其性质的变化。可选用X射线衍射仪、扫描电镜等仪器对其进行表面分析，以探索官能团添加后对氧化石墨烯结构的影响，观察其表面形貌的改变等。同时，可以利用拉曼光谱、激光散射等仪器对其性能进行分析，以研究官能团的引入是如何改变氧化石墨烯的电学性质与热学性质等性能的。
3.探究功能化氧石墨烯的应用性能
将研制的功能化氧石墨烯应用到实际场景中，探究其应用性能的变化，以突破其在应用领域中的瓶颈。以生物医药领域为例，利用官能团的特定性质和氧化石墨烯的优良特性，可制备出具有特殊生物活性的纳米材料，可广泛应用于药物载体、生物传感器和癌症治疗等方面。因此，其应用前景广阔。
三、研究意义
1.丰富石墨烯的研究与应用
石墨烯国际科学界近年来一直是一个研究热点。在氧化石墨烯制备后进一步引入官能团，能够满足不同场景下的需求，为其开发更广泛的应用场景提供了可能。
2.提高氧化石墨烯的应用性能
功能化氧石墨烯的制备，通过引入各种官能团，可以弥补其他材料的缺陷，提高其性能。如在生物医学领域中，加入生物活性官能团，降低材料对细胞的毒性、提高其生物相容性，以及促进治疗剂的成像等。
3.为石墨烯的产业化做出贡献
开发新的石墨烯基材料，改善其性能，应该是制备产业化石墨烯的必经之路。它可以为石墨烯的开发提供新思路，从而使其向产业化方向发展。
四、研究方法
采用原子层沉积法制备氧化石墨烯，通过润湿作用将官能团引入石墨烯表面及石墨烯两侧，形成化学键合，功能化氧石墨烯制备成功。利用X射线衍射仪、扫描电镜、拉曼光谱、激光散射等仪器对其结构及性能进行表征和分析，并用热重分析仪对其热学稳定性进行评估。同时，将其应用到实际场景中，如构建纳米材料、生物医学等，探究其应用性能。
五、进度安排
第一阶段：2021.10-2022.3
1.对氧化石墨烯进行官能团的润湿，制备出精细的官能化石墨烯
2.利用X射线衍射仪、扫描电镜、激光散射等技术手段对官能化氧化石墨烯的结构及其表形貌进行分析，并对其原本的氧化表面进行对比。
第二阶段：2022.4-2022.9
3.利用拉曼光谱、热重分析等手段对官能化氧化石墨烯的电学性质和热学性质进行表征。
4.将官能化氧化石墨烯应用到生物医学领域中，评估其对细胞的影响以及纳米材料的耐久性等。
第三阶段：2022.10-2023.3
5.对官能化氧化石墨烯进行分类，并确定其最佳应用领域。
6.形成研究结果，总结结论，进行学术论文撰写和整理。
六、预期成果
1.在研究功能化氧石墨烯的制备及性能中，深入研究了其在不同领域中的应用，为其在未来的产业化方向提供优化的建议。
2.形成了关于氧化石墨烯官能化的研究和应用基础。