文档介绍：氧化石墨烯纸制备与表征无支撑纸状或者箔状材料是当今社会技术一个主要部分。其用途包括保护层,化学过滤器,电气电池或超级电容器组件,粘接层,电子或光电元件与分子存储。基于纳米级元件无机纸状材料,如膨化蛭石或者云母片等得到了深入研究,并且经商业化用作保护层、高温粘合剂、介质阻挡与气防渗膜。由膨化石墨堆层组成碳基柔性石墨箔已得长期应用于包装与衬垫材料,其原因是与大多数介质相比它们化学抵抗性强、大温度变化也表现出优越密封性以及液体抗渗性。碳纳米管发现产生了buckypaper。Buckypaper具有优良机械与电化学特性,这使其结可能适用于燃料电池与结构复合材料。本文报道是石墨纸制备与表征。这种新材料刚度与强度优于许多其他纸状材料。该材料将宏观柔韧性与刚度结合到一起,其原因是纳米氧化石墨烯层之间呈环环相扣排列状态。氧化石墨烯是有亲水性含氧石墨薄片组成层状材料,在其基底平面与边缘存在着含氧官能团。用溶液浇铸法已经做出氧化石墨烯基薄膜,但是并不清楚所使用氧化石墨烯分散剂是否已经完全膨化成单层。而且也没有详细解释所得薄膜材料形态与机械特性。最近我们已经报道了在合适条件下氧化石墨烯在水中能够实现完全膨化,生成几乎完全是单个氧化石墨烯层胶体悬浮液,其平均横向尺寸接近1µm。这样石墨烯层能够化学官能团化、分散到聚合物基质中并且脱氧产生新复合材料。因此,开发了一种能将这些氧化石墨烯层组装成有序宏观结构方法。研究发现在(directionalflow)定向流速下氧化石墨烯层能够组装成纸状材料,这点与碳纳米管类似。用Anodisc膜对氧化石墨烯层胶体分散液进行真空过滤,干燥后即可得到无支撑氧化石墨烯纸,其厚度为1-30µm。该材料在传输白光下是均一呈现深棕色,当厚度大于5µm时几乎为黑色(图1a-c)。SEM扫描氧化石墨烯纸断裂边缘发现几乎整个样品横截面都有良好包覆层,夹在密度较低“波浪”状得包覆层之间,其厚度是100-200nm(图1e-g)。制备氧化石墨烯纸分层状态由其XRD证明(图1h)。典型氧化石墨烯纸样品XRD谱图中峰对应是层间距(d-间距)。在氧化石墨烯d-间距跟水含量依赖性关系研究中,测得间距可以归结为约一分子厚水层,其原因大概是水分子与氧化石墨烯层之间氢键作用。当氧化石墨烯纸样品垂直朝向衍射平面时,根据XRD衍射峰宽度使用Debye-Scherrer公式就能计算出有序氧化石墨烯层堆平均尺寸,±。该尺寸对应是6-7层得氧化石墨烯层。图1氧化石墨烯纸形态与结构。a-d,氧化石墨烯纸数码照片:a—1µm厚;b—重叠5µm厚半透明膜;c—重叠25µm厚条带;d—拉伸载荷后断裂条带;e-g—10µm厚样品低、中与高分辨率侧边SEM图。h—两种不同仪器获得两种氧化石墨烯纸X射线衍射模型。在一个典型应力-应变曲线中,可以观察到氧化石墨烯纸样品三种形变方式:拉直、线性(“弹性”)与塑胶(图2a)。其行为也大多数纸状或者箔状材料行为类似,然而,氧化石墨烯纸比较硬。尽管不同尺度氧化石墨烯纸有不同程度褶皱与波浪状起伏,但是在拉伸载荷过程中其初始拉直量是相当小。载荷超过弹性形变氧化石墨烯纸发生断裂,但是并不伴随着拉出任何片状,产生几乎笔直与平坦断裂面(图1e-g)。这与buckypaper断裂相反,表明其良好物质均匀性与强大夹层约束力。氧化石墨烯纸