DOI: 10.1016/j.cplett.2021.138551
在这项工作中,研究者采用静电纺丝法制备了氧化石墨烯改性碳纳米纤维,并探究了石墨烯添加量和碳化温度对石墨烯/碳纳米纤维复合材料理化性能的影响。结果表明,石墨烯改性纳米纤维的电导率随石墨烯含量的增加而增加。含有5wt%石墨烯的复合材料的电导率(0.39S/cm)是纯纤维(0.19S/cm)的2.2倍。电导率随着碳化温度的升高而增强。低石墨烯含量可以使石墨烯/碳纳米纤维复合材料的力学性能得以保持。本研究所制备的石墨烯/碳纳米复合纤维具有优异的化学稳定性、机械强度和疏水性能。鉴于即使添加少量的石墨烯也能全面提高材料的物理性能,本工作所开发的这些复合材料在未来的工业应用中是极具优势的。
图1.rGO/CNF的合成方法(静电纺丝)和工艺(预氧化,碳化)。
图2.(a)CNF,(b)rGO/CNF-1,(c)rGO/CNF-2,(d)rGO/CNF-3,(e)rGO/CNF-4和(f)rGO/CNF-5的低倍SEM图像。(g)CNF,(h)rGO/CNF-1,(i)rGO/CNF-2,(j)rGO/CNF-3,(k)rGO/CNF-4和(l)rGO/CNF-5的高倍SEM图像。
图3.(a)具有不同GO含量的CNFs,(b)PAN,GO,GO/PAN-20,(c)预氧化后具有不同GO含量的CNFs,(d)在800℃下碳化后具有不同GO含量的CNFs,(e)GO/PAN-20,预氧化,rGO/CNF-20的FTIR光谱。(f)不同碳化温度下rGO/CNF-5的FTIR光谱。
图4.(a)在不同碳化温度下制备的rGO/CNF-5的拉曼光谱,(b)不同碳化温度下rGO/CNF-5的ID/IG值,(c)在1100℃下碳化的具有不同GO含量的CNFs的电导率,(d)不同碳化温度下rGO/CNF-5的电导率。(e)和(f)CNF和rGO/CNF的水接触角。
图5.(a)在预氧化过程中具有不同GO含量的CNFs的质量损失率,(b)在不同碳化温度下rGO/CNF-5的质量损失率,(c)在强酸处理[H2SO4(pH1)]下rGO/CNF-5的化学稳定性,(d)反复弯曲多达250次后的电导率,(e)rGO/CNF-3传导途径。