石墨烯/聚合物复合材料的制备及性能

rain1978

在不破坏和改变石墨烯本身化学结构的情况下，以石墨烯的非共价键修饰为基础，制备具有智能响应性及功能性的石墨烯/聚合物复合材料并研究了所制备复合材料的性能。主要内容和结论如下： 1. 设计合成含有芘官能团的原子转移自由基聚合（ATRP）引发剂，通过π-π作用锚固在氧化石墨烯（GO）sp2杂化碳原子结构表面，再结合表面引发-原子转移自由基聚合（SI-ATRP）的方法，制备了GO/PDMAEMA复合材料。研究发现在不同pH缓冲溶液中复合材料表面可选择性的具有正/负电性的两性离子性能；并应用所制备复合材料的两性离子行为，分别通过正、负离子交换-原位还原的方法制备了贵金属Pd-Au同时负载的石墨烯基有机/无机纳米复合材料，其可有效催化NaBH4还原对硝基苯酚的反应。 2. 应用非共价键微接触印刷法，以含有芘或邻苯二酚结构的引发剂分子溶液为锚固剂墨水，再结合SI-ATRP的方法，成功在自组装的石墨烯基底表面制备了不同功能性（包括pH、温度响应性及正/负离子型聚合物刷）的聚合物刷以及二元聚合物刷图案，证明是一种在石墨烯表面制备聚合物刷图案的通用方法。利用这种方法在石墨烯表面制备POEGMA-OH聚合物刷图案后，可以用于固定蛋白质分子。 3. 制备了自支撑、高透过率、柔性、厚度在纳米级别的不同功能性的聚合物刷@石墨烯准二维聚合物膜，可用于各种平面基底的一步法、无损修饰。 4. 通过石墨烯与同样具有共轭结构的聚苯胺（PANI）之间的非共价键作用，以自组装的还原氧化石墨烯膜(rGO)为基底电极，以阳极氧化铝AAO为模板，利用恒电位法在rGO表面制备了有序的PANI纳米阵列，研究了PANI纳米阵列的电化学电容性能。结果表明，PANI阵列具有比薄膜更高的比电容，可达990 F/g。