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原材料与配方 豆鹏飞·氨基化倍半硅氧烷 / 石墨烯的合成及性能研究

氨基化倍半硅氧烷 / 石墨烯的合成及

性能研究

豆鹏飞
( 长庆油田公司，陕西 榆林 718100)

摘要 ： 通过改进的 Hummers 法来制备氧化石墨烯，然后在氧化石墨烯中插入氨基倍半硅氧烷，再将得到的产物进行还原，制
备氨基化倍半硅氧烷复合石墨烯的杂化材料，最后通过红外光谱、扫描电镜、拉曼光谱、紫外 - 可见吸收光谱等手段对制得的材
料进行了表征。分别用氧饱和的 0.5 mol/L 硫酸溶液和 0.1 mol/L 氢氧化钾溶液作为电解液，光催化体系，通过循环伏安法和线性
扫描伏安法研究了合成催化剂的氧还原性能，并计算了制备的催化剂在氧化原反应中的转移电子数，从而了解其氧还原性能。研
究结果表明 ：在 3 443 cm -1 处产生氨基的伸缩振动吸收峰，证明氨基化倍半硅氧烷被成功引入石墨烯片层中。氨基化倍半硅氧烷
/ 石墨烯在 1 567 cm -1 处有一个 C=C 的吸收峰，证明了复合材料中的氧化石墨烯成功地被还原成了石墨烯。拉曼光谱表征出氧
化石墨烯的氧化程度较高。Pt-GO-POSS 在相同条件下的转移电子数为 3.81，其氧还原性能高于 RGO-POSS。
关键词 ： 氨基倍半硅氧烷 ；循环伏安法 ；线性扫描伏安法 ；氧还原性能 ；表征分析
中图分类号 ： TQ423.4 文章编号 ： 1009-797X(2018)17-0025-07
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2018.17.005

氧化石墨烯是一种具有优异性能的新型的碳纳米 R O R
材料，它不仅有相对较高的比表面积，其片层上还连 Si Si
O O Si O
有丰富的官能团 [1~4] 。制备氧化石墨烯主要是通过将
R Si O O
石墨粉末进行化学氧化及剥离，从而得到氧化石墨烯。 R Si O Si R
O O Si O
由于引入了高活性的含氧官能团，氧化石墨烯可以在 Si O R
R
一些常见的极性溶剂 ( 如水、乙醇、DMF 等 ) 中充分
.
分散开来，形成一种氧化石墨烯的溶胶 ；同时氧化石 R= NH HCI
2
墨烯又因此而获得了良好的化学活性，使氧化石墨烯 图 1 八氨丙基倍半硅氧烷 (POSS) 结构示意图
与其他物质结合，从而得到具有更加优异性能的新型
在过去的数年里，倍半硅氧烷的研究呈现一种飞
复合材料 [5~8] 。
跃式的迅猛发展。研究人员通过对倍半硅氧烷性质的
多面低聚倍半硅氧烷 (POSS) 具有独特的笼形结
研究，开发出了许多新的化合物以及一些新的合成方
构以及奇特的理化性质，它由数个有机基团围绕笼形
法，并在一些催化过程中得到应用。同时，POSS 可
硅氧键连接构成 ( 如图 1 所示 )，能溶于绝大部分的有
作为增强增韧以及耐热性填料，应用在橡胶制品中，
机或无机溶剂 [9~10] 。同时，POSS 中的有机基团能够
提高橡胶的相应性能。
作为进一步功能化反应的位点，使 POSS 能够成为理
本文首先用改进的 hummers 法制备高纯度的氧化
想的改性剂。因此，POSS 常被用来改性聚合物 [10] 、
石墨烯，然后通过水热法在氧化石墨烯中插入氨基化
纳米粒子 [11] 甚至是碳纳米管 [11~14] 。通过共聚改性，
倍半硅氧烷，再通过还原剂将制备的氨基 POSS-GO
可以有效地提高材料的性能，如热性能、机械性能、
还原，得到氨基化倍半硅氧烷 - 石墨烯，最后对制得
电绝缘性能、阻燃性能和防腐性能等。研究表明，某
的样品进行表征检测，从而验证是否实现预期的研究
些由 POSS 改性 PMMA 制得的纳米纤维薄膜具有超疏
目标。通过对氨基化倍半硅氧烷 / 氧化石墨烯的氧还
水性能，而同样由 POSS 改性的 Fe 3 O 4 纳米粒子不仅
作者简介 ：豆鹏飞 (1992-)，男，本科，工程师，现从事
具有相同的超疏水性，还有一定的磁性，是制造磁性
复合材料研究工作。
可控液体大理石的重要材料。 收稿日期 ：2018-04-03

2018 第 44 卷 ·25·
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