利用等离子清洗机处理高质量石墨烯,研究其与高质量石墨烯、氧化石墨烯、 还原氧化石墨烯结构及官能团的区别,并研究它们与纳米铜复合固晶材料的性能。
为了获得高导热性能的石墨烯纳米铜复合固晶材料,有必要在确保石墨烯本身晶格结构质量不被过度破坏的前提下引入含氧官能团。氧等离子体处理是一个良好的方法,与
加入表面活性剂或强酸处理石墨烯相比,氧等离子体处理可以在不严重破坏石墨烯晶格 结构质量的情况下,将含氧官能团可控地嫁接到石墨烯上且对环境没有任何危害影响。
采用等离子清洗机对石墨烯进行氧等离子体处理,将一定量的优质石墨烯原料放入等离子清洗机腔体中并抽真空,随后通入O2,重复处理三次后得到氧等离子处理石墨烯。
石墨烯氧等离子体处理的过程如下图所示。
石墨烯及其衍生物的晶格结构质量表征
利用等离子清洗机处理Gr表面,探究其对Gr的晶格结构质量、以及跟GO及rGO的区别。对Gr、PTG、GO、rGO四种石墨烯进行拉曼光谱表征,分析它们的晶格结构质量。
测试结果如下图所示。
通过上图可知,氧等离子处理虽然使Gr的缺陷水平略有增加,但相对于GO或rGO,仍很大程度上保持了Gr的晶格结构质量,说明氧等离子体处理不会严重损坏Gr的晶格结构。
石墨烯及其衍生物的官能团表征
用X射线光电子能谱(XPS)分析石墨烯及其衍生物的的官能团,检测经过氧等 离子体处理,Gr表面是否有生成官能团以及跟GO和rGO的对比。
Gr、PTG、rGO和GO的XPS光谱全谱图如图所示。
由图可知,氧等离子体处理对石墨烯进行轻微氧化,保证了石墨烯的高质量。
根据上图可得,氧等离子处理成功在石墨烯表面引入了-OH 和-COOH含氧团能团。
结论
氧等离子处理成功地引入了-OH和-COOH等含氧团能团,且不会对石墨烯晶格结构造成严重破坏。氧等离子处理改善石墨烯的润湿性和分散性,后续可以对氧等离子处理
参数进行优化使润湿性和分散性更加良好稳定。此外,还可以通过研究rGO的制备参数,通过还原剂和还原时间等还原参数进行优化制备缺陷值较低的rGO。