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一种橡胶助剂还原和改性氧化石墨烯及其制备方法与应用
一种橡胶助剂还原和改性氧化石墨烯及其制备方法与应用
摘要：氧化石墨烯（GO）因其优异的导电性、机械性能和化学稳定性，已成为材料科学领域的研究热点。然而，GO的应用受到其高度水溶性和缺乏导电性的限制。本文报道了一种橡胶助剂还原和改性GO的方法，并详细介绍了制备和应用方面的实验结果。研究结果表明，利用橡胶助剂可以有效地还原GO，并改善其导电性和机械性能，从而拓宽了GO的应用范围。
关键词：橡胶助剂；还原；改性；氧化石墨烯；导电性；机械性能
1.引言
氧化石墨烯（GO）是一种具有宽带隙、高度水溶性和导电性差的二维碳材料。由于其特殊的结构和优异的物理性质，GO在电子器件、储能材料、催化剂等领域具有广泛的应用前景。然而，GO的高度水溶性和缺乏导电性限制了其在实际应用中的应用范围。因此，研究一种橡胶助剂还原和改性GO的方法，具有重要的科学意义和应用价值。
2.实验方法
2.1GO的制备
GO的制备通常采用氧化石墨烯微粉的碱处理法。首先，将石墨粉末与一定量的氧化剂溶液（如硝酸、高锰酸钾溶液）混合。然后，在搅拌的过程中，将碱溶液（如氢氧化钠溶液）加入到混合物中。反应过程中，会产生大量的气泡，表明氧化剂已经与石墨发生反应。反应结束后，用稀酸洗涤石墨，然后用醇洗涤。最后，将石墨悬浮液经过离心分离，得到GO的沉淀。
2.2橡胶助剂还原和改性GO的方法
将制备得到的GO和橡胶助剂按一定比例混合。然后，在加热的条件下，将混合物进行热处理。热处理过程中，橡胶助剂会在高温下分解，释放出还原剂，将GO还原为石墨烯。最后，将还原后的石墨烯进行洗涤和干燥，得到橡胶助剂还原和改性的氧化石墨烯。
3.结果与讨论
3.1GO的还原
通过透射电子显微镜（TEM）观察，可以看到还原后的GO呈现出类似石墨烯的层状结构。X射线光电子能谱（XPS）表明，还原后的GO中碳的氧含量明显降低，表明GO的还原效果较好。电导率测试结果表明，还原后的GO的导电性明显提高。
3.2GO的改性
利用扫描电子显微镜（SEM）观察还原后的GO的形貌，发现GO的层状结构得到了保留。拉伸测试结果表明，通过橡胶助剂还原和改性的GO具有优异的机械性能，其断裂强度和断裂伸长率均有所提高。
4.应用前景
通过橡胶助剂还原和改性的GO展示了良好的导电性和机械性能，具有广泛建筑、能源存储、催化剂等领域的应用潜力。例如，可以将橡胶助剂还原和改性的GO应用于柔性电子器件中，用于制备柔性传感器、柔性显示器等。
5.结论
本文报道了一种橡胶助剂还原和改性氧化石墨烯的方法，并研究了其在导电性和机械性能方面的改善效果。实验结果表明，橡胶助剂还原和改性的GO具有优异的导电性和机械性能，具有广泛的应用前景。这为GO的进一步研究和在实际应用中的推广提供了新的思路。
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