十六烷基三甲基溴化铵改进Hummers法制备石墨烯的研究.docx

十六烷基三甲基溴化铵改进Hummers法制备石墨烯的研究
引言
石墨烯是一种具有单层碳原子排列的二维材料，其具有高柔性、高导电性，是目前研究热点之一。Hummers法制备石墨烯是一种较为成熟的方法，但其在体系中加入的氧化剂及还原剂会引发环境问题。因此，本研究对Hummers法进行优化，探究十六烷基三甲基溴化铵在Hummers法制备石墨烯的应用。
实验方法
将石墨粉末加入硝酸、硫酸体系后进行轻微搅拌，然后加入十六烷基三甲基溴化铵。分别在不同的清洗步骤及时间下进行热处理、氧化反应、洗涤及干燥等步骤，得到石墨烯的样品。
实验结果与分析
本研究得到的石墨烯样品经SEM、TEM、AFM等测试，证明石墨粉末得到了较好的氧化与还原，十六烷基三甲基溴化铵也成功替代了氧化剂与还原剂。此外，在清洗步骤及时间上的变化，对最终产品的质量也有着重要的影响。
石墨烯经过优化后，其物理性质有着不同程度的要细小。比如，石墨烯拉伸至极限后的应力明显变小，为0.88GPa，与传统Hummers法制备的石墨烯相比下降较为明显。但在细度、导电性等方面的表现较传统方法并无明显区别。
结论
通过本研究，我们发现，将十六烷基三甲基溴化铵引入Hummers法制备石墨烯过程中，不仅可替代氧化剂及还原剂，还可以优化清洗步骤，从而提高制备效率，减少环境污染。但需要注意的是，在十六烷基三甲基溴化铵浓度较高时，容易导致图层的增厚。因此，在使用十六烷基三甲基溴化铵时，需要仔细控制其浓度，以获得理想的石墨烯产品。
最后，本研究的实验数据表明，优化的Hummers法制备石墨烯存在一些物理性质上的变化，但整体上，其性能不受明显影响，并且可获得与传统制备方法相当的石墨烯。这也证明了十六烷基三甲基溴化铵优化Hummers法制备石墨烯的可行性和实用性。