石墨烯摻雜誘導準2D納米氧化鋁的制備和表征

石墨烯摻雜誘導準2D納米氧化鋁的制備和表征 總結： 綱要： 為了克服這些缺陷，許多科研工作者嘗試采用“自上而下”或“自下而上”等方法，將氧化鋁等陶瓷基材料和其他納米材料復合，形成具有特殊性能的納米復合材料。例如，有科研工作者使用“自上而下”策略制備了石墨烯納米材料增強的陶瓷基復合材料 [7]，雖然材料的性能得到改善，但是由于石墨烯材料在分散和燒結過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生聚集和退化，反過(guò)來(lái)也導致了微觀(guān)結構(如微裂紋、氣泡、分層和各向異性分布)和性能(如結構穩定性低、疲勞壽命低、導電性/導熱性閾值大)等存在缺陷。Wang等合成了具有機械柔性的陣列石墨烯/陶瓷復合結構，并將其用于鋰離子電池的高性能陽(yáng)極材料 [12]。Zhang及其同事合成制備了一種石墨烯/氧化鋁陶瓷的復合超輕材料，其具有極佳的超彈性和高導電性能 [13]。2.2. 測試和表征使用場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM, Gemini SEM 500, Zeiss)觀(guān)察氧化鋁顆粒的形貌等特征；利用X 射線(xiàn)衍射儀(XRD, X’Pert PRO, Philips, Holland)表征氧化鋁顆粒的結晶度和晶型等特征。2.3. 實(shí)驗方法和步驟Figure 1. The preparation for graphene-doped nano aluminum oxide圖1. 石墨烯摻雜納米氧化鋁制備流程圖異丙醇鋁在不同條件和試劑用量下進(jìn)行水解，然后放置恒溫箱水熱。測試樣品制備：將上述氧化鋁漿料以及石墨烯摻雜的氧化鋁漿料均勻涂布在石英玻璃表面，在150℃干燥5 min后，再在空氣條件下450℃煅燒3 h，煅燒冷卻后獲得的粉末用于SEM和XRD測試。當石墨烯摻雜含量增加時(shí)，球形納米氧化鋁形態(tài)依然存在，顆粒粒徑隨著(zhù)石墨烯含量的增加，統計上有減小的趨勢，但是變化不明顯，顆粒粒徑依然維持在15到30 nm之間。當石墨烯含量在0.01%時(shí)，形成的納米氧化鋁依然主要以球形顆粒為主，沒(méi)有發(fā)現明顯的組裝結構(如圖3(b)所示)，這說(shuō)明在石墨烯質(zhì)量比在0.01%時(shí)，對納米氧化鋁的Figure 3. SEM images of nano aluminum oxide doped with different contents of graphene: (a) no graphene; (b) 0.01%; (c) 0.02%; (d) 0.03