吳 力 馬文石

(華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，廣州 510640)

0 引 言

石墨烯(graphene)自 Novoselov和 Geim等[1]于2004年發(fā)現(xiàn)并證明能穩(wěn)定存在以來(lái)，就引起科學(xué)界的巨大興趣，短短幾年就成為研究熱點(diǎn)。石墨烯是單層sp2碳原子組成的二維蜂窩狀結(jié)構(gòu)，因其結(jié)構(gòu)特殊，具有質(zhì)量輕、比表面積大 (2 630 m2·g-1)[2]的優(yōu)點(diǎn)，擁有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能(導(dǎo)熱率約5 000 W·m-1·K-1)[3]、導(dǎo)電性能(電子遷移率達(dá) 2×105cm2·V-1·s-1)[4]和機(jī)械性能(楊氏模量約為1 100 GPa，斷裂強(qiáng)度為125 GPa)[5]，而且還具有一些獨(dú)特的性能，如量子霍爾效應(yīng)[6]等。石墨烯的重要用途之一是制備高性能的納米復(fù)合材料[7-13]，但是由于石墨烯的化學(xué)結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，層與層之間具有非常強(qiáng)烈的范德華力，極易團(tuán)聚，使得石墨烯在絕大多數(shù)溶劑和基體中難以分散，大大地限制了石墨烯的應(yīng)用。

目前，對(duì)于石墨烯穩(wěn)定分散性的研究主要有兩種途徑，一是基于共價(jià)鍵改性的石墨烯。如Stankovich等[14]利用異氰酸酯與氧化石墨烯(GO)上羥基和羧基反應(yīng)，制備異氰酸酯功能化GO可以均勻分散在N，N-二甲基甲酰胺(DMF)等極性溶劑中，并與聚合物基體有較好的相容性；Niyogi等[15]利用十八胺的氨基與氧化石墨上的羧基反應(yīng)生成酰胺，得到可穩(wěn)定分散于四氫呋喃和四氯化碳等常用溶劑中的長(zhǎng)鏈烷基化學(xué)改性的石墨烯，而且在四氫呋喃中的穩(wěn)定分散程度可達(dá) 0.5 mg·mL-1；Lomeda等[16]使用含苯基的重氮化合物對(duì)石墨烯進(jìn)行改性，得到的功能化石墨烯在DMF中分散能力達(dá)0.45 mg·mL-1。另一種途徑就是基于非共價(jià)鍵改性石墨烯，即利用電荷之間的相互作用，形成穩(wěn)定的分散體系[17]。Ahmed等[18]利用聚乙烯吡咯烷酮與石墨烯的相互作用，得到了可穩(wěn)定分散于水中的石墨烯，這種方法得到的改性石墨烯在水中的最大分散濃度可以達(dá)到 4 mg·mL-1；Park 等[19]利用 KOH 與氧化石墨上的羥基、環(huán)氧基和羧基反應(yīng)提供大量的負(fù)電荷，然后還原得到石墨烯，在電荷作用下可穩(wěn)定分散于水中，同時(shí)電導(dǎo)率達(dá)到了(6.87±0.07)×102S·m-1。兩種方法雖然都能制備具有穩(wěn)定分散能力的石墨烯，但是共價(jià)鍵改性石墨烯是基于共價(jià)鍵作用，在一定程度上破壞了石墨烯的sp2結(jié)構(gòu)，結(jié)果使得石墨烯原有的性能大大降低，而非共價(jià)鍵功能化石墨烯可以在制備穩(wěn)定分散石墨烯的同時(shí)，較少破壞石墨烯的晶格結(jié)構(gòu)，保留了石墨烯原有的優(yōu)異性能，為進(jìn)一步制備石墨烯納米復(fù)合材料創(chuàng)造了更好的條件。

離子液體既是一種良好的溶劑，同時(shí)又可以作為改性劑，而離子液體改性石墨烯研究已經(jīng)有被報(bào)道。Liu等[20]研究小組直接利用石墨為原料，通過(guò)1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽的離子液體輔助電化學(xué)法一步合成了離子液體功能化的石墨烯，這種石墨烯能均勻的分散在DMF溶液中；Yang等[21]采用具有氨基封端的離子液體1-(3-氨丙基)-3-甲基咪唑溴化鹽，由于氨基能與氧化石墨烯上的羧基反應(yīng)，制備了離子液體共價(jià)鍵改性的石墨烯，能穩(wěn)定的分散在水、DMF和DMSO等溶劑中；與此同時(shí)Daniele等[22]利用1-己基-3-甲基咪唑基六氟磷酸鹽離子液體作為溶劑，將石墨用超聲分散的方法超聲24 h，可以制備最高濃度為5.33 mg·mL-1石墨烯片層溶液。由于離子液體也是很多聚合物的良溶劑，這為制備高性能的石墨烯復(fù)合材料創(chuàng)造了條件。本工作中采用了一種新型的有機(jī)離子液體氯化-1-烯丙基-3-甲基咪唑(1-allyl-methylimidazolium chloride，縮寫(xiě)AmimCl)與GO分散在水中，經(jīng)水合肼(hydrazine hydrate)一步還原制備了可穩(wěn)定分散的AmimCl改性的石墨烯，其過(guò)程及示意圖如圖1。這種離子液體由于分子體積不是很大，能較好的插層進(jìn)入石墨烯層間并吸附在石墨烯表面，增加石墨烯層與層間距離，可有效阻止石墨烯的團(tuán)聚。通過(guò)這種方法對(duì)石墨烯進(jìn)行非共價(jià)鍵改性，得到良好的石墨烯分散液，為進(jìn)一步制備性能優(yōu)異的石墨烯復(fù)合材料創(chuàng)造了條件。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與藥品

石墨粉 (Graphite，上海膠體化工廠)；濃硫酸(H2SO4，廣東光華化學(xué)有限公司)；硝酸鈉(NaNO3，天津福晨化學(xué)試劑廠)；高錳酸鉀(KMnO4，廣東光華化學(xué)有限公司)；氫氧化鈉(NaOH，天津市華茂科技有限公司)；去離子水(市售)；雙氧水(H2O2，廣州化學(xué)試劑廠)；水合肼(80wt%，天津福晨化學(xué)試劑廠)；DMF(江蘇強(qiáng)盛化工有限公司)；乙酸丁酯(天津市富宇精細(xì)化工有限公司)；無(wú)水乙醇(天津市富宇精細(xì)化工有限公司)；丙酮(廣州市東紅化工廠)；購(gòu)買(mǎi)石墨烯(Purchase Graphene，簡(jiǎn)寫(xiě)PG，南京先豐納米材料科技有限公司)；氯化-1-烯丙基-3-甲基咪唑(Ionic Liquid，簡(jiǎn)寫(xiě) IL；1-allyl-methylimidazolium chloride，縮寫(xiě)AmimCl，中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所)；以上試劑皆為分析純。

1.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

采用改性的Hummers[23]法合成GO。稱(chēng)取200 mg GO超聲分散在120 mL的去離子水中，得到均勻的GO分散液，將該分散液移入250 mL的四口燒瓶中，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液的pH值到11～12之間，再將 80 mL DMF(AmimCl含量為 15 mg·mL-1)溶液加入到GO的分散液中，同時(shí)加入2.00 g水合肼于80℃反應(yīng)24 h。反應(yīng)產(chǎn)物分別用去離子水、丙酮和DMF洗滌多次至中性，然后于烘箱中烘干得到離子液體AmimCl改性的石墨烯(IL-G)，并以相似的試驗(yàn)步驟制備沒(méi)有用離子液體AmimCl改性的石墨烯(UG)。

1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與表征

紅外光譜(FTIR)使用美國(guó)Analect公司的RFX-65型傅里葉變換紅外光譜儀，分辨率4 cm-1，掃描次數(shù)32次，掃描范圍4 000 cm-1～400 cm-1，采用KBr壓片法；德國(guó)Bruker公司D8 ADVANCE型X射線(xiàn)衍射儀(XRD)，采用銅靶，入射波長(zhǎng)為0.154 18 nm，Ni濾波片，管壓40 kV，管流40 mA掃描步長(zhǎng)和掃描速度分別為 0.02°和 0.1 s·step-1；RTS-8 型四探針測(cè)試儀；德國(guó)NETZSCH TG 209 F1型熱分析儀，氮?dú)?40 mL·min-1)氛圍，測(cè)試范圍 20～800 ℃，升溫速度10℃·min-1；日本Seiko儀器公司SPI3800-SPA-400型AFM，矩形Si3N4探針，輕敲模式；UVVis吸收光譜采用日本Hitachi UV3010紫外光-可見(jiàn)分光光度計(jì)，波長(zhǎng)范圍200～700 nm；X-射線(xiàn)光電子能譜(XPS)是英國(guó)KRATOS公司生產(chǎn)的，型號(hào)為Axis Ultra DLD X射線(xiàn)光電子能譜(XPS)，工作條件是：鋁靶X射線(xiàn)源，工作電壓15 kV，發(fā)射電流10 mA，功率150 W。所得能譜圖用XPSPEAK4.1軟件分峰，進(jìn)行高斯-洛淪茲混合擬合，校準(zhǔn)以C1s的電子結(jié)合能(284.8 eV)為參比；采用法國(guó)HJY公司的LabRAM Aramis型顯微激光拉曼光譜儀對(duì)改性石墨烯進(jìn)行測(cè)試；超聲分散機(jī)(SK1200 H，上?？茖?dǎo)超聲儀器有限公司)。

2 結(jié)果與討論

圖2是氧化石墨烯、未改性石墨烯、改性石墨烯和離子液體的紅外譜圖。從GO的紅外光譜中可以看出，GO中含有大量的親水基團(tuán)，如羥基、羧基、環(huán)氧基和羰基，其中在3 431 cm-1處呈現(xiàn)一個(gè)寬吸收峰，這是對(duì)應(yīng)于GO表面的羥基及其吸收少量水分子中的羥基；1 722和1 624 cm-1處的吸收峰則分別對(duì)應(yīng)的是芳基羧酸中羰基的伸縮振動(dòng)和苯環(huán)的吸收峰；而1 073 cm-1處的吸收峰是碳氧基的伸縮振動(dòng)峰[24]。當(dāng)離子液體AmimCl被加入到GO中，AmimCl與GO之間產(chǎn)生了π-π和陽(yáng)離子-π的相互堆疊與靜電作用，使得部分AmimCl通過(guò)非共價(jià)鍵方式結(jié)合在GO上，然后經(jīng)水合肼還原，發(fā)現(xiàn)在紅外譜圖中GO上含氧官能團(tuán)的吸收峰則明顯減弱甚至消失。在IL-G的譜圖中也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)羥基和環(huán)氧基的吸收峰，而UG在3 500 cm-1左右的吸收峰則可能是未烘干水分子的羥基吸收峰。UG、IL-G和IL的譜圖則分別在3 130、3 117和3 084 cm-1處有吸收峰，這可以歸結(jié)為石墨烯邊緣和IL上不飽和雙鍵的=C-H的伸縮振動(dòng)峰，而UG中1 619 cm-1處的苯環(huán)共軛結(jié)構(gòu)的振動(dòng)吸收峰則明顯變強(qiáng)，說(shuō)明GO經(jīng)還原之后恢復(fù)了石墨規(guī)整晶格結(jié)構(gòu)。離子液體AmimCl的譜圖在1 647和1 570 cm-1處的吸收峰則分別對(duì)應(yīng)于AmimCl中C=N和C-N的伸縮振動(dòng)吸收峰，當(dāng)AmimCl引入到石墨烯表面上之后，在IL-G的譜圖上也出現(xiàn)了對(duì)應(yīng)的吸收峰，這說(shuō)明AmimCl是可以通過(guò)π-π和陽(yáng)離子-π的相互堆疊與靜電作用牢固結(jié)合到石墨烯表面上，而不會(huì)被溶劑洗去。圖3中展示了UG、IL-G和IL的熱失重分析圖，經(jīng)水合肼還原制備的UG在0～800℃范圍內(nèi)損失量很小，說(shuō)明還原反應(yīng)除掉了氧化石墨烯表面大量的含氧基團(tuán)變成了石墨烯。IL的熱失重?fù)p失幾乎都集中在220～300℃，而200℃之前少量的損失可能是IL中殘留的少量溶劑或水分。IL-G與IL在圖3中表現(xiàn)出相同的失重溫度區(qū)間，這說(shuō)明有部分IL是吸附在了石墨烯表面，通過(guò)分析計(jì)算可以得出大約是7.20wt%。

通過(guò)氧化還原法制備石墨烯的過(guò)程中,判斷合成的物質(zhì)是否為石墨烯最重要的一個(gè)表征手段就是測(cè)量它的導(dǎo)電性，所以在圖4中分別展示了氧化石墨烯、未改性石墨烯和離子液體改性石墨烯的電導(dǎo)率。采用Hummers[23]法制備GO的電導(dǎo)率為1.64×10-3S·m-1，然后在離子液體存在條件下，通過(guò)水合肼還原制備 IL-G 的導(dǎo)電率是 1.25×102S·m-1，與Elias[25]制備SDBS-G測(cè)試電導(dǎo)率的結(jié)果相仿。沒(méi)有用離子液體改性直接還原的UG導(dǎo)電率是3.78×103S·m-1，相對(duì)于GO提高了6個(gè)數(shù)量級(jí)，這說(shuō)明通過(guò)水合肼還原制備出了較好的石墨烯。IL-G的電導(dǎo)率較UG的小可能是由于離子液體的存在，在一定程度上阻礙了水合肼的還原過(guò)程，使得IL-G表面的一些晶格缺陷并沒(méi)有完全恢復(fù)。

圖5(A)中展示了不同類(lèi)型的石墨烯超聲分散于溶劑中并放置一個(gè)月后的數(shù)碼照片。從圖中可以看出，GO(d)是可以完全分散在H2O中并且呈現(xiàn)棕褐色，當(dāng)被水合肼還原后，則變成了黑色團(tuán)聚在底部，不能繼續(xù)再分散在H2O中(e)。通過(guò)還原氧化石墨烯制備非共價(jià)鍵改性的IL-G在DMF、乙酸丁酯和H2O中都有著不同程度的分散性(a/b/c)，其中在DMF中可以完全分散，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)團(tuán)聚，而乙酸丁酯溶劑的瓶壁上有少量的聚集體，在水中的分散性則最差，出現(xiàn)了大量的石墨烯沉積物。這說(shuō)明IL-G在這3種溶劑中的分散性情況是DMF＞乙酸丁酯＞H2O。為進(jìn)一步分析IL-G在溶劑DMF中分散情況、表面形貌和厚度等信息，GO和IL-G的AFM圖像被展示在圖5(B，C)中。從圖中可以清晰看出，GO和IL-G在DMF中都呈現(xiàn)完全剝離的狀態(tài)，但表面高低不平，有褶皺現(xiàn)象。通過(guò)測(cè)試其厚度發(fā)現(xiàn)GO的平均厚度約為0.655 nm，而理論上，單層石墨烯的厚度是0.335 nm，這是由于GO表面含有大量的含氧官能團(tuán)破壞了石墨烯的sp2結(jié)構(gòu)[26]，所以單層厚度增大到0.655 nm。IL-G片層的平均厚度約為0.962 nm，相比較于GO厚度有所增加，這正好說(shuō)明離子液體AmimCl是吸附在了石墨烯表面上，導(dǎo)致其厚度增大。

圖5 (A)IL-G(a)乙酸丁酯，(b)DMF，(c)去離子水以及(d)GO和(e)UG在去離子水中分散情況電子照片(濃度均為0.01 mg·mL-1)；氧化石墨烯(B)和離子液體改性的石墨烯(C)的原子力顯微鏡圖像Fig.5 (A)Digital photoes of the different type graphenes dispersed in different solvents with the same concentration of 0.01 mg·mL-1:(a)IL-G/butyl acetate；(b)IL-G/DMF；(c)IL-G/H2O；d-GO/H2O；(e)UG/H2O；AFM images of GO and IL-G are shown in(B)and(C)

Graphite，GO，PG，UG 和 IL-G 的拉曼光譜分析見(jiàn)圖6。從圖中可以看出，所有圖形的形狀類(lèi)似，而且都在1 325和1 583 cm-1左右存在吸收峰，這分別對(duì)應(yīng)的是石墨烯片層中六元環(huán)無(wú)序或sp3雜化碳原子振動(dòng)產(chǎn)生的缺陷峰(D峰)和反映石墨烯結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)的晶體碳的吸收峰(G峰)。在石墨的拉曼光譜中，D峰幾乎沒(méi)有，這表明石墨具有相當(dāng)完整的晶形結(jié)構(gòu)。當(dāng)石墨被氧化成氧化石墨烯之后，G峰則明顯變寬，且出現(xiàn)了一個(gè)較強(qiáng)的D峰，表明石墨被氧化后，石墨的晶形結(jié)構(gòu)遭到破壞，部分的sp2雜化碳原子轉(zhuǎn)化成sp3雜化結(jié)構(gòu)，這與GO的紅外譜圖中出現(xiàn)新的基團(tuán)峰是相對(duì)應(yīng)的。D峰與G峰的吸收強(qiáng)度比值 (ID/IG)可以定性的表征石墨烯結(jié)構(gòu)的晶化程度，ID/IG的比值越大，sp2雜化碳的破壞程度越大。當(dāng)GO(ID/IG=1.23)被還原后，UG和IL-G的G峰較GO窄，這表明GO是被還原成了石墨烯，但是UG的ID/IG比值變成了2.09，比GO的大，這是因?yàn)檫€原的過(guò)程中破壞了石墨長(zhǎng)周期結(jié)構(gòu)，晶體尺寸減小[27]，導(dǎo)致D峰變強(qiáng)。然而，IL-G的ID/IG值卻只有1.22，與PG的ID/IG值1.25接近，這表明在離子液體存在下，還原GO可以大大減少晶形尺寸被破壞的缺陷，同時(shí)IL-G與PG的拉曼光譜圖差異較小，說(shuō)明離子液體是非共價(jià)鍵方式吸附在石墨烯片層上，并沒(méi)有破壞石墨烯本身的結(jié)構(gòu)。

為了進(jìn)一步說(shuō)明離子液體AmimCl與石墨烯之間的相互作用，對(duì)GO和IL-G分別進(jìn)行了XPS分析。圖7(A,B)分別是GO和IL-G的C1s XPS能譜。GO中不同結(jié)合態(tài)C的1s電子結(jié)合能分別是：C-C(284.8 eV)；C-O(286.1 eV)；C=O(288.2 eV)和 O=C-O(289.0 eV)。而通過(guò)對(duì)比GO和IL-G的C1s能譜，可以發(fā)現(xiàn)IL-G譜圖中出現(xiàn)了C原子新的結(jié)合態(tài)C-N(285.9 eV)和C=N(287.0 eV)，這主要來(lái)自于離子液體AmimCl。同時(shí)，C-O/C=O原子的結(jié)合能強(qiáng)度則明顯減弱，這說(shuō)明經(jīng)過(guò)水合肼強(qiáng)還原后，石墨烯表面上大部分的含氧官能團(tuán)基本脫除。同樣的現(xiàn)象在圖7(C)中也被觀察到，圖7(C)是GO和IL-G的XPS全譜。GO的C/O是1.46，經(jīng)過(guò)還原后IL-G的C/O達(dá)到了5.71，說(shuō)明含氧基團(tuán)明顯減少。同時(shí)，在IL-G的XPS全譜中，在398 eV左右出現(xiàn)了N1s的結(jié)合能譜，而在GO的全譜中基本沒(méi)有觀察到這個(gè)信號(hào)。為了進(jìn)一步確認(rèn)GO中是否含有N1s的信號(hào)，GO和IL-G的N1s XPS譜圖被展示在圖7(D)中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)GO的N1s XPS譜圖基本上是一條基線(xiàn)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)N1s存在的強(qiáng)度信號(hào)；相反，在IL-G的譜圖中397.4 eV(N-C)和398.9 eV(-N=C)處分別出現(xiàn)了較強(qiáng)的信號(hào)。這些現(xiàn)象進(jìn)一步證明GO經(jīng)過(guò)離子液體AmimCl改性和水合肼還原后，不僅脫除了表面的羥基、環(huán)氧基和羧基等基團(tuán)，并且離子液體AmimCl可以通過(guò)與石墨烯的大π鍵產(chǎn)生π-π和陽(yáng)離子-π的相互作用，從而牢固吸附于石墨烯片層上的。

圖6 石墨、氧化石墨烯、購(gòu)買(mǎi)的石墨烯、未改性石墨烯和離子液體改性石墨烯的拉曼光譜圖Fig.6 Raman spectra of graphite,GO,PG,UG and IL-G

GO，UG，PG，IL-G 和 IL水分散液的紫外-可見(jiàn)吸收光譜如圖8所示。從中可以看到，PG和UG的譜圖中沒(méi)有吸收峰，這說(shuō)明PG和UG在水中是完全不分散的。GO在波長(zhǎng)為310 nm左右出現(xiàn)了一個(gè)較寬泛的吸收峰，這可能是由于GO上既含有碳碳雙鍵和碳氧雙鍵等生色基團(tuán)，又有羥基、環(huán)氧基等助色基團(tuán)，使得同時(shí)產(chǎn)生了π→π*和n→π*兩種躍遷，就出現(xiàn)一條較寬的吸收峰。改性后的石墨烯IL-G和離子液體IL的吸收峰形狀幾乎是一樣的，都在波長(zhǎng)為295 nm左右出現(xiàn)了強(qiáng)吸收峰，但是ILG的峰形稍寬，這是因?yàn)镮L-G包含有來(lái)自于石墨烯共軛體系上的碳碳雙鍵和非共價(jià)鍵結(jié)合在石墨烯表面上離子液體的碳氮雙鍵的雙重吸收。另一方面，這種微小的差別也說(shuō)明IL-G不僅可以分散在水中，而且離子液體IL是通過(guò)非共價(jià)鍵作用吸附在石墨烯表面，起到阻止石墨烯片層之間團(tuán)聚的作用。

圖8 氧化石墨烯、購(gòu)買(mǎi)的石墨烯、未改性石墨烯、離子液體改性石墨烯和離子液體在水溶液中的紫外可見(jiàn)吸收光譜Fig.8 UV-Vis spectra of GO,PG,UG,IL-G and IL dispersion into aqueous solution

圖9是Graphite，GO，PG，UG和 IL-G 的 X射線(xiàn)衍射圖。從Graphite的圖中可以看出，在2θ=26.41°有一個(gè)非常尖銳的峰是石墨(002)面的特征衍射峰，對(duì)應(yīng)的層間距為0.34 nm，是單層石墨烯(Graphene)的厚度[1]，這說(shuō)明石墨是由單層石墨烯規(guī)整堆疊起來(lái)并且高度結(jié)晶。當(dāng)Graphite被氧化得到GO在2θ=10.62°出現(xiàn)一個(gè)尖銳的峰，相應(yīng)的層間距是0.83 nm，峰形較Graphite稍微變寬，是氧化石墨烯(001)面的特征衍射峰[26]。這是因?yàn)檠趸?，石墨層間產(chǎn)生了大量含氧官能團(tuán)，使得層間距變大。氧化石墨烯經(jīng)過(guò)水合肼還原后，得到的IL-G和UG的XRD圖與PG的XRD圖形狀基本一致，都在2θ=24°左右出現(xiàn)了較寬泛的衍射峰，對(duì)應(yīng)的是石墨烯(002)的衍射峰。然而IL-G和UG的圖在2θ=43°左右出現(xiàn)衍射峰則可能是少量沒(méi)有被氧化的石墨形成的(101)面的衍射峰。這些結(jié)果說(shuō)明氧化石墨烯還原后基本脫去了含氧官能團(tuán)，恢復(fù)了晶形結(jié)構(gòu)，但是由于還原過(guò)程中晶形尺寸會(huì)減小，結(jié)構(gòu)完整度會(huì)下降，導(dǎo)致無(wú)序度增加，所以衍射峰變寬。

圖9 石墨、氧化石墨烯、購(gòu)買(mǎi)的石墨烯、未改性石墨烯和改性石墨烯的XRD圖Fig.9 XRD patterns of graphite,GO,PG,UG and IL-G

圖5(A)中表明改性還原之后的IL-G是可以在DMF和乙酸丁酯中較好的分散。為了進(jìn)一步研究IL-G分散能力，分別配置了不同濃度的IL-G的DMF和乙酸丁酯分散液并通過(guò)紫外-可見(jiàn)吸收光譜儀測(cè)試其吸收強(qiáng)度，結(jié)果見(jiàn)圖10。圖10(A)是不同濃度IL-G的吸收強(qiáng)度變化，都在波長(zhǎng)為300 nm左右有強(qiáng)吸收峰，并且隨著IL-G濃度的增加最大吸收波長(zhǎng)發(fā)生了明顯紅移現(xiàn)象。而采用乙酸丁酯作為分散劑時(shí)(圖10(B))，則沒(méi)有出現(xiàn)明顯的紅移，這主要是溶劑極性的大小對(duì)IL-G分散液的吸收波長(zhǎng)有影響，DMF是強(qiáng)極性溶劑，而乙酸丁酯是相對(duì)弱極性溶劑，結(jié)果DMF溶劑使IL-G中π→π*躍遷吸收峰向長(zhǎng)波方向移動(dòng)。同時(shí)，圖10(A，B)中也分別作出了不同濃度IL-G的分散液在最大吸收波長(zhǎng)處的強(qiáng)度與濃度的關(guān)系圖，結(jié)果表明呈現(xiàn)良好的線(xiàn)性關(guān)系，符合朗伯-比爾定律。通過(guò)在DMF和乙酸丁酯中配置IL-G的飽和分散液，然后將其稀釋測(cè)試在最大吸收波長(zhǎng)處的強(qiáng)度，可以得到IL-G在DMF和乙酸丁酯中的最大分散濃度分別為1.69 mg·mL-1和1.12 mg·mL-1。

3 結(jié) 論

本文中利用離子液體AmimCl與石墨烯之間產(chǎn)生π-π和陽(yáng)離子-π的相互作用，對(duì)石墨烯進(jìn)行非共價(jià)鍵改性，制備的改性石墨烯中離子液體的含量大約是 7.20wt%， 電導(dǎo)率達(dá)到了 1.25×102S·m-1，可用來(lái)制備高導(dǎo)電的材料。AFM表明IL-G在DMF溶劑中呈現(xiàn)出較好的剝離狀態(tài)，其片層平均厚度約0.962 nm，并以單層形式存在的。改性石墨烯在DMF和乙酸丁酯中的最大分散濃度分別可達(dá)1.69 mg·mL-1和 1.12 mg·mL-1。 本方法制備的改性石墨烯具有良好的可再分散性，又保持有石墨烯優(yōu)異的性能。

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