石墨烯纳米片的表面氧化及其对聚羧酸吸附性能的影响

编号：CYYJ04564

篇名：石墨烯纳米片的表面氧化及其对聚羧酸吸附性能的影响

作者：佟钰；王雨凡；刘冠中；赵明宇；房延凤

关键词： 石墨烯; 表面氧化; 水分散性; 吸附; 聚羧酸减水剂;

机构： 沈阳建筑大学材料科学与工程学院

摘要： 在保持石墨烯本征片层纳米结构的前提下，通过石墨烯纳米片的表面控制氧化，可实现石墨烯在水中的均匀分散，并进一步研究表面氧化对石墨烯吸附聚羧酸减水剂能力的影响。为此，笔者利用硫酸溶液中的高锰酸钾氧化方法对石墨烯进行表面氧化，考察硫酸浓度、高锰酸钾用量等因素对石墨烯表面氧化程度的影响规律，测试分析表面氧化前后石墨烯的聚羧酸分子吸附能力。研究表明，石墨烯表面氧化程度随硫酸浓度提高或高锰酸钾用量增大而呈明显上升趋势，但硫酸质量分数70%、高锰酸钾质量分数120%条件下的氧化过程不会显著改变石墨烯的片层结构，却带来水分散性上的明显改善；表面氧化可在一定程度上提高石墨烯对聚羧酸减水剂的吸附能力，其4 h吸附量可达36.87 mg·g-1,相比石墨烯原料提高了32%;聚羧酸溶液初始浓度提高或环境温度上升，均会导致吸附量增大。综上，硫酸辅助下的高锰酸钾氧化法可用于石墨烯纳米片的表面控制氧化，通过硫酸溶液浓度与高锰酸钾质量分数的优化，可在不显著改变石墨烯片层结构的基础上，明显改善石墨烯的水分散性，同时可在一定程度上提高石墨烯对聚羧酸分子的吸附能力。