水溶液体系中氧化石墨烯的γ射线辐射还原

马慧玲 张龙 张有为 刘迪 孙超 曾心苗 翟茂林

引用本文: 马慧玲, 张龙, 张有为, 刘迪, 孙超, 曾心苗, 翟茂林. 水溶液体系中氧化石墨烯的γ射线辐射还原[J]. 物理化学学报, 2015, 31(10): 2016-2022. doi: 10.3866/PKU.WHXB201508102 shu
Citation:  MA Hui-Ling, ZHANG Long, ZHANG You-Wei, LIU Di, SUN Chao, ZENG Xin-Miao, ZHAI Mao-Lin. γ-Ray Induced Reduction of Graphene Oxide in Aqueous Solution[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2015, 31(10): 2016-2022. doi: 10.3866/PKU.WHXB201508102 shu

水溶液体系中氧化石墨烯的γ射线辐射还原

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(11375019, 11405168, 11505011) (11375019, 11405168, 11505011)

    中国博士后科学基金(2014M550653)资助项目 (2014M550653)

摘要:

石墨烯是一种碳原子以二维蜂窝状晶格结构构成的单片层材料, 由于其具有优异的电传导性、力学性能和热传导性近年来受到广泛关注. 本文采用γ射线辐射技术分别处理水溶液和对苯二胺(PPD)水溶液中的氧化石墨烯( ), 得到辐照还原氧化石墨烯(R )和胺基化修饰的还原氧化石墨烯(R N). 通过傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼(Raman)光谱、X射线衍射(XRD)和热失重分析(TGA)等表征分析产物的化学结构和元素组成; 通过四探针测试仪和接触角测量仪研究产物的导电性能和亲水性. 实验结果表明, 在水溶液及PPD水溶液中γ射线辐射均可高效还原 , 还原后得到的R 和R N电导率均显著增大.PPD的胺基在辐射还原过程中还可以修饰到石墨烯的表面, 因此R N的亲水性比R 好, 但胺基的存在会干扰石墨烯表面π电子的传导, 导致其电导率下降.

English

    1. [1]

      (1) Yin, P. T.; Shah, S.; Chhowalla, M.; Lee, K. B. Chemical Reviews 2015, 115 (7), 2483. doi: 10.1021/cr500537t

      (1) Yin, P. T.; Shah, S.; Chhowalla, M.; Lee, K. B. Chemical Reviews 2015, 115 (7), 2483. doi: 10.1021/cr500537t

    2. [2]

      (2) Zhang, Q. Q.; Li, R.; Zhang, M. M.; u, X. L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2014, 30, 476. [张晴晴, 李容, 张萌萌, 苟兴龙. 物理化学学报, 2014, 30, 476.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201401071(2) Zhang, Q. Q.; Li, R.; Zhang, M. M.; u, X. L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2014, 30, 476. [张晴晴, 李容, 张萌萌, 苟兴龙. 物理化学学报, 2014, 30, 476.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201401071

    3. [3]

      (3) Yang, Y. W.; Feng, G.; Lu, Z. H.; Hu, N.; Zhang, F.; Chen, X. S. Acta Phys. -Chim. Sin. 2014, 30, 1180. [杨宇雯, 冯刚, 卢章辉, 胡娜, 张飞, 陈祥树. 物理化学学报, 2014, 30, 1180.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201404141(3) Yang, Y. W.; Feng, G.; Lu, Z. H.; Hu, N.; Zhang, F.; Chen, X. S. Acta Phys. -Chim. Sin. 2014, 30, 1180. [杨宇雯, 冯刚, 卢章辉, 胡娜, 张飞, 陈祥树. 物理化学学报, 2014, 30, 1180.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201404141

    4. [4]

      (4) Xu, J.; Yang, D. Z.; Liao, X. Z.; He, Y. S.; Ma, Z. F. Acta Phys. -Chim. Sin. 2015, 31, 913. [许婧, 杨德志, 廖小珍, 何雨石, 马紫峰. 物理化学学报, 2015, 31, 913.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201503162(4) Xu, J.; Yang, D. Z.; Liao, X. Z.; He, Y. S.; Ma, Z. F. Acta Phys. -Chim. Sin. 2015, 31, 913. [许婧, 杨德志, 廖小珍, 何雨石, 马紫峰. 物理化学学报, 2015, 31, 913.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201503162

    5. [5]

      (5) Mi, C. T.; Liu, G. P.; Wang, J. J.; Guo, X. L.; Wu, S. X.; Yu, J. Acta Phys. -Chim. Sin. 2014, 30, 1230. [米传同, 刘国平, 王家佳, 郭新立, 吴三械, 于金. 物理化学学报,2014, 30, 1230.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201405201(5) Mi, C. T.; Liu, G. P.; Wang, J. J.; Guo, X. L.; Wu, S. X.; Yu, J. Acta Phys. -Chim. Sin. 2014, 30, 1230. [米传同, 刘国平, 王家佳, 郭新立, 吴三械, 于金. 物理化学学报,2014, 30, 1230.] doi: 10.3866/PKU.WHXB201405201

    6. [6]

      (6) Wu, H.; Drzal, L. T. Carbon 2012, 50 (3), 1135. doi: 10.1016/j.carbon.2011.10.026(6) Wu, H.; Drzal, L. T. Carbon 2012, 50 (3), 1135. doi: 10.1016/j.carbon.2011.10.026

    7. [7]

      (7) Georgakilas, V.; Perman, J. A.; Tucek, J.; Zboril, R. Chemical Reviews 2015, 115 (11), 4744. doi: 10.1021/cr500304f(7) Georgakilas, V.; Perman, J. A.; Tucek, J.; Zboril, R. Chemical Reviews 2015, 115 (11), 4744. doi: 10.1021/cr500304f

    8. [8]

      (8) Wang, C. F.; Chen, Y. J.; Zhuo, K. L.; Wang, J. J. Chemical Communications 2013, 49 (32), 3336. doi: 10.1039/c3cc40507a(8) Wang, C. F.; Chen, Y. J.; Zhuo, K. L.; Wang, J. J. Chemical Communications 2013, 49 (32), 3336. doi: 10.1039/c3cc40507a

    9. [9]

      (9) Yuan, F. Y.; Zhang, H. B.; Li, X. F.; Ma, H. L.; Li, X. Z.; Yu, Z. Z. Carbon 2014, 68, 653. doi: 10.1016/j.carbon.2013.11.046(9) Yuan, F. Y.; Zhang, H. B.; Li, X. F.; Ma, H. L.; Li, X. Z.; Yu, Z. Z. Carbon 2014, 68, 653. doi: 10.1016/j.carbon.2013.11.046

    10. [10]

      (10) Stankovich, S.; Dikin, D. A.; Piner, R. D.; Kohlhaas, K. A.; Kleinhammes, A.; Jia, Y.; Wu, Y.; Nguyen, S. T.; Ruoff, R. S. Carbon 2007, 45 (7), 1558. doi:10.1016/j.carbon.2007.02.034(10) Stankovich, S.; Dikin, D. A.; Piner, R. D.; Kohlhaas, K. A.; Kleinhammes, A.; Jia, Y.; Wu, Y.; Nguyen, S. T.; Ruoff, R. S. Carbon 2007, 45 (7), 1558. doi:10.1016/j.carbon.2007.02.034

    11. [11]

      (11) Si, Y.; Samulski, E. T. Nano Letters 2008, 8 (6), 1679. doi: 10.1021/nl080604h(11) Si, Y.; Samulski, E. T. Nano Letters 2008, 8 (6), 1679. doi: 10.1021/nl080604h

    12. [12]

      (12) Wang, G.; Yang, J.; Park, J.; u, X.; Wang, B.; Liu, H.; Yao, J. Journal of Physical Chemistry C 2008, 112 (22), 8192. doi: 10.1021/jp710931h(12) Wang, G.; Yang, J.; Park, J.; u, X.; Wang, B.; Liu, H.; Yao, J. Journal of Physical Chemistry C 2008, 112 (22), 8192. doi: 10.1021/jp710931h

    13. [13]

      (13) Tang, X. Z.; Cao, Z. W.; Zhang, H. B.; Liu, J.; Yu, Z. Z. Chemical Communications 2011, 47 (11), 3084. doi: 10.1039/c0cc05613h(13) Tang, X. Z.; Cao, Z. W.; Zhang, H. B.; Liu, J.; Yu, Z. Z. Chemical Communications 2011, 47 (11), 3084. doi: 10.1039/c0cc05613h

    14. [14]

      (14) Nguyen, S. T.; Stankovich, S.; Dikin, D. A.; Dommett, G. H. B.; Kohlhaas, K. M.; Zimney, E. J.; Stach, E. A.; Piner, R. D.; Ruoff, R. S. Nature 2006, 442 (7100), 282. doi:10.1038/nature04969(14) Nguyen, S. T.; Stankovich, S.; Dikin, D. A.; Dommett, G. H. B.; Kohlhaas, K. M.; Zimney, E. J.; Stach, E. A.; Piner, R. D.; Ruoff, R. S. Nature 2006, 442 (7100), 282. doi:10.1038/nature04969

    15. [15]

      (15) Fan, X. B.; Peng, W. C.; Li, Y.; Li, X. Y.; Wang, S. L.; Zhang, G. L.; Zhang, F. B. Advanced Materials 2008, 20 (23), 4490. doi: 10.1002/adma.v20:23(15) Fan, X. B.; Peng, W. C.; Li, Y.; Li, X. Y.; Wang, S. L.; Zhang, G. L.; Zhang, F. B. Advanced Materials 2008, 20 (23), 4490. doi: 10.1002/adma.v20:23

    16. [16]

      (16) Zhang, J. L.; Yang, H. J.; Shen, G. X.; Cheng, P.; Zhang, J. Y.; Guo, S. W. Chemical Communications 2010, 46 (7), 1112. doi: 10.1039/B917705A(16) Zhang, J. L.; Yang, H. J.; Shen, G. X.; Cheng, P.; Zhang, J. Y.; Guo, S. W. Chemical Communications 2010, 46 (7), 1112. doi: 10.1039/B917705A

    17. [17]

      (17) Zhou, D.; Cheng, Q. Y.; Han, B. H. Carbon 2011, 49 (12), 3920. doi: 10.1016/j.carbon.2011.05.030(17) Zhou, D.; Cheng, Q. Y.; Han, B. H. Carbon 2011, 49 (12), 3920. doi: 10.1016/j.carbon.2011.05.030

    18. [18]

      (18) Bashar, M. M.; Siddiquee, M. A.; Khan, M. A. Carbohydrate Polymers 2015, 120, 92. doi: 10.1016/j.carbpol.2014.11.023(18) Bashar, M. M.; Siddiquee, M. A.; Khan, M. A. Carbohydrate Polymers 2015, 120, 92. doi: 10.1016/j.carbpol.2014.11.023

    19. [19]

      (19) Chen, L.; Xu, Z. W.; Li, J. L.; Li, Y. L.; Shan, M. J.; Wang, C. H.; Wang, Z.; Guo, Q. W.; Liu, L. S.; Chen, G. W.; Qian, X. M. Journal of Materials Chemistry 2012, 22(27), 13460. doi: 10.1039/c2jm31208e(19) Chen, L.; Xu, Z. W.; Li, J. L.; Li, Y. L.; Shan, M. J.; Wang, C. H.; Wang, Z.; Guo, Q. W.; Liu, L. S.; Chen, G. W.; Qian, X. M. Journal of Materials Chemistry 2012, 22(27), 13460. doi: 10.1039/c2jm31208e

    20. [20]

      (20) Zhang, B. W.; Zhang, Y. J.; Peng, C.; Yu, M.; Li, L. F.; Deng, B.; Hu, P. F.; Fan, C. H.; Li, J. Y.; Huang, Q. Nanoscale 2012, 4 (5), 1742. doi: 10.1039/c2nr11724j(20) Zhang, B. W.; Zhang, Y. J.; Peng, C.; Yu, M.; Li, L. F.; Deng, B.; Hu, P. F.; Fan, C. H.; Li, J. Y.; Huang, Q. Nanoscale 2012, 4 (5), 1742. doi: 10.1039/c2nr11724j

    21. [21]

      (21) Zhang, Y. W.; Ma, H. L.; Zhang, Q. L.; Peng, J.; Li, J. Q.; Zhai, M. L.; Yu, Z. Z. Journal of Materials Chemistry 2012, 22 (26), 13064. doi: 10.1039/c2jm32231e(21) Zhang, Y. W.; Ma, H. L.; Zhang, Q. L.; Peng, J.; Li, J. Q.; Zhai, M. L.; Yu, Z. Z. Journal of Materials Chemistry 2012, 22 (26), 13064. doi: 10.1039/c2jm32231e

    22. [22]

      (22) Liu, J.; Jin, J. M. Ieee Transactions on Antennas and Propagation 2003, 51 (6), 1157. doi: 10.1109/TAP.2003.812280(22) Liu, J.; Jin, J. M. Ieee Transactions on Antennas and Propagation 2003, 51 (6), 1157. doi: 10.1109/TAP.2003.812280

    23. [23]

      (23) Chen, C. M.; Zhang, Q.; Yang, M. G.; Huang, C. H.; Yang, Y. G.; Wang, M. Z. Carbon 2012, 50 (10), 3572. doi: 10.1016/j.carbon.2012.03.029(23) Chen, C. M.; Zhang, Q.; Yang, M. G.; Huang, C. H.; Yang, Y. G.; Wang, M. Z. Carbon 2012, 50 (10), 3572. doi: 10.1016/j.carbon.2012.03.029

    24. [24]

      (24) Chen, C. M.; Zhang, Q.; Zhao, X. C.; Zhang, B. S.; Kong, Q. Q.; Yang, M. G.; Yang, Q. H.; Wang, M. Z.; Yang, Y. G.; Schlogl, R.; Su, D. S. Journal of Materials Chemistry2012, 22 (28), 14076. doi: 10.1039/c2jm31426f(24) Chen, C. M.; Zhang, Q.; Zhao, X. C.; Zhang, B. S.; Kong, Q. Q.; Yang, M. G.; Yang, Q. H.; Wang, M. Z.; Yang, Y. G.; Schlogl, R.; Su, D. S. Journal of Materials Chemistry2012, 22 (28), 14076. doi: 10.1039/c2jm31426f

    25. [25]

      (25) Chen, X. Q.; Xu, Z. H.; Li, X. D.; Shaibat, M. A.; Ishii, Y.; Ruoff, R. S. Carbon 2007, 45 (2), 416. doi: 10.1016/j.carbon.2006.08.025(25) Chen, X. Q.; Xu, Z. H.; Li, X. D.; Shaibat, M. A.; Ishii, Y.; Ruoff, R. S. Carbon 2007, 45 (2), 416. doi: 10.1016/j.carbon.2006.08.025

    26. [26]

      (26) Ma, H. L.; Zhang, H. B.; Hu, Q. H.; Li, W. J.; Jiang, Z. G.; Yu, Z. Z.; Dasari, A. ACS Applied Materials & Interfaces 2012, 4 (4), 1948. doi: 10.1021/am201654b

      (26) Ma, H. L.; Zhang, H. B.; Hu, Q. H.; Li, W. J.; Jiang, Z. G.; Yu, Z. Z.; Dasari, A. ACS Applied Materials & Interfaces 2012, 4 (4), 1948. doi: 10.1021/am201654b

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  133
  • 文章访问数:  416
  • HTML全文浏览量:  6
文章相关
  • 发布日期:  2015-10-10
  • 收稿日期:  2015-05-11
  • 网络出版日期:  2015-08-10
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章