- 上一篇：纤维素基因载体材料的设计及制备
- 下一篇：双网络水凝胶软骨修复材料的制备与研究
（3） 氧化石墨还原法
氧化石墨还原法先将石墨原料氧化成氧化石墨，然后将氧化石墨还原成石墨烯。氧化石墨的制备多采用Hummer法，Hummer法最早由Hummers和Offeman研究出来的，即将石墨，氧化剂（浓硫酸和高锰酸钾的混合物）和硝酸钠一起反应 [6]。 反应大致分为低温，中温和高温三个阶段。低温阶段：0℃，在大烧杯中依次放入一定量的浓硫酸，鳞片石墨，硝酸钠，高锰酸钾，然后用磁力搅拌器搅拌反应90分钟，溶液呈紫绿色；中温反应：温水浴，磁力搅拌器搅拌将烧杯中温度控制在32~40℃，让其反应30 min，溶液呈紫绿色。高温反应：中温反应结束之后，缓慢加入去离子水，加热保持温度70~100℃左右，缓慢加入一定双氧水进行高温反应，此时反应液变成金黄色。反应后的溶液在离心机中多次离心洗涤，直至没有SO42- 的存在，样品在40~50℃温度下烘干后得到石墨烯[7]。除石墨可以作为原料外，还可以使用膨胀石墨，不过由于膨胀石墨的比表面积远大于同质量的石墨，氧化能力提高，则其对于氧化剂的需要大大增加。氧化剂与膨胀石墨的配比要做较大变化[4]。
而在本文中选择了改进的Hummers法，根据Daniela C. Marcano等人[19]所做的改进Hummers的研究显示：以H2SO4与H3PO49：1的比例混合，同时增加高锰酸钾的含量可以提高氧化过程的效率，可以提供更多的亲水的氧化石墨烯。此外参考张永康的研究[20]，本次实验采用了改进的Hummers法，取H2SO4与H3PO4体积比4：1来进行氧化石墨的制取。
氧化石墨的还原方法也是多种多样。主要有化学还原法，电化学还原法[8]，水热还原法，肼预还原和高温还原法[4]，紫外光还原法。
化学还原法：Ruo ff等[9]最早提出了联氨还原氧化石墨法, 该法开辟了石墨烯制备的新路径, 被认为是化学法制备石墨烯的首创。后来人们又研究出多种还原剂，例如硼氢化钠，将振荡超声分散好的氧化石墨溶液加入到三颈瓶中，加入NaBH4，100℃下加热回流8 h。静置过滤，自然晾干，就可获得石墨烯[7]但传统的化学法还原剂往往有毒或昂贵，需要开发绿色环保型的还原剂。有研究使用柠檬酸钠还原氧化石墨可制备石墨烯，并且不造成污染，成本低[10]。
水热还原氧化石墨法：该技术在水热条件下不使用任何还原剂就可实现氧化石墨的还原, 且不产生任何环境污染物质[11]。
肼预还原和高温还原法：在肼还原后将所得石墨烯粉末放入坩埚中，在持续的氩气保护下加热至900℃保温30min，获得高温处理后的石墨烯粉末。
紫外光还原法：将一定量的氧化石墨加入水中后进行超声分散得到氧化石墨烯水溶液，然后用双向拉伸聚丙烯薄膜覆盖置于紫外光源下辐照4h，溶液逐渐变黑，冷冻干燥来得到石墨烯粉末。
1.2.3 石墨烯在减摩润滑领域中的应用
石墨烯具有极佳的机械强度，并且由于是片层状结构，层间作用力微弱，类似于石墨而具有低剪切强度，理论上摩擦系数应比石墨还低。目前已有研究表明石墨烯薄膜具有很低的摩擦系数。Kwang-Seop Kim等人[13]用CVD法以Cu和Ni为催化剂在SiO2/Si表面成功制出石墨烯薄膜，通过AFM对摩擦磨损性能的评价，发现镍生石墨烯薄膜的摩擦系数仅为0.03。
1.3 复合镀层电沉积法概述
电沉积法是金属基自润滑复合镀层的重要制备手段。金属基自润滑复合材料是以金属作为基本组元，加入固体润滑剂和一些附加组元通过一定工艺手段制成的。它既具有金属基体的机械强度，又具有固体润滑剂的摩擦学性能，如低的摩擦系数和良好的减磨性能；较高的载荷能力和高温的抗氧化稳定性；在不同环境下有较强的适应能力。减磨原理：通过摩擦初始阶段固体润滑剂微粒自身较快的磨耗，在镀层表面形成良好的润滑层，降低摩擦系数。文献综述