论文总字数：21591字

摘 要

石墨烯是继零维富勒烯和一维碳纳米管之后的新型二维碳结构纳米材料，具有超强的电子传导能力、极大的比表面积、超高的机械强度以及独特光电学和热学性能等。如果将其纺成纤维，可利用其柔性好、可弯曲、比表面积大、良好的导电性能等优势，使其能应用于储能领域和编织成可穿戴的器件。

本论文通过湿法纺丝制备氧化石墨烯纤维。研究了氧化石墨烯分散液的制备及氧化石墨烯表面改性，纺丝装置的设计、搭建，同时也对纺丝液、凝固浴等进行研究，最后再用SEM观测纳米粒子的形貌及纤维结构。

关键词：石墨烯 氧化石墨 制备 氧化石墨烯纤维 碳纤维 综述

Study in  preparation of graphene oxide fibers

Abstract

Graphene is the zero dimensional fullerenes, and one dimensional carbon nanotubes after new two-dimensional structure of carbon nano material, with super electronic conduction ability, great specific surface area, high mechanical strength, and unique optoelectronics and thermal performance. If it spun fiber, can use its good flexible, bendable, large specific surface area, good electrical conductivity and other advantages, make its can be applied in the field of energy storage and woven into wearable devices.

Employ the wet spinning preparation of graphene oxide fibers In this paper, Studied the preparation of graphene oxide dispersion and graphene oxide surface modification, spinning device design, build, as well as study of spinning solution and coagulation bath,Finally, the morphology of nanoparticles and fiber structure by SEM observation

Key words: grapheme; graphite oxide; preparation ; Graphene oxide fibers; carbon fiber; review

目录

摘要…………………………………………………………………………………Ⅰ

Abstract…………………………………………………………………………...Ⅱ

第一章 前言……………………………………………………………………..6

1.1 石墨烯的特点概述……………………………………………………...6

2.1 石墨烯纤维的概述……………………………………………………...6

2.1.1氧化石墨烯（GO）………………………………………………….7

2.1.2石墨烯成纤的挑战………………………………………………….7

2.1.3纯石墨烯纤维……………………………………………………….7

3.1 石墨烯纤维的应用……………………………………………………...9

4.1 石墨烯纤维的展望……………………………………………………...9

第二章 文献综述………………………………………………………………10

5.1 氧化石墨烯的制备……………………………………………………..10

5.1.1 Hummers法………………………………………………………...10

5.1.2 微机械分离法……………………………………………………..10

5.1.3 晶体外延生长法(SiC 高温退火) ……………………………….10

5.1.4 液相或气相直接剥离法…………………………………………..10

5.1.5 热膨胀剥离法……………………………………………………..11

5.1.6 化学气相沉积法（CVD）…………………………………………11

6.1 氧化石墨烯纤维的成纤机理…………………………………………..11

6.1.1凝固浴中含有KOH…………………………………………………11

6.1.2凝固浴中含有二价离子…………………………………………...11

6.1.3凝固浴中含有二胺分子（乙二胺，己二胺，1,8二胺辛烷）…13

6.2 氧化石墨烯纤维的成纤影响因素……………………………………..14

6.2.1分散液中氧化石墨烯（GO）的质量分数………………………...14

6.2.2氧化石墨烯（GO）液晶的稳定性………………………………...17

第三章 实验部分………………………………………………………………21

7.1 实验装置和药品………………………………………………………21

7.2 GO分散液的显微镜照片………………………………………………21

8.1 前期探索性实验………………………………………………………22

8.1.1实验一……………………………………………………………..22

8.1.2实验二……………………………………………………………..22

8.1.3实验三……………………………………………………………..23

8.1.4实验四……………………………………………………………..23

8.2 初步结论………………………………………………………………25

9.1 后期实验部分…………………………………………………………25

9.1.1实验五……………………………………………………………..25

9.1.2实验六……………………………………………………………..25

9.1.3实验七……………………………………………………………..26

9.1.4实验八……………………………………………………………..26

9.1.5实验九……………………………………………………………..26

9.1.6实验十……………………………………………………………..27

9.1.7实验十一…………………………………………………………..27

9.1.8实验十二…………………………………………………………..28

9.1.9实验十三…………………………………………………………..28

9.1.10实验十四…………………………………………………………29

第四章 实验结果与分析……………………………………………………..30

10.1 氧化石墨烯纤维的光学显微镜照片………………………………..30

10.2 氧化石墨烯纤维的SEM照片…………………………………………31

10.2.1实验十一和实验十二所制得纤维的SEM照片…………………..31

10.2.2实验十三和实验十四所制得纤维的SEM照片…………………..32

10.3 最终结论……………………………………………………………..33

10.4 结论分析……………………………………………………………..34

参考文献…………………………………………………………………………..35

致谢…………………………………………………………………………………39

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