硅溶胶改性多层石墨烯的润湿性研究

郁柏松 朱业宁 李炀哲 苏玉庆 魏军从 涂军波 王义龙

1）华北理工大学河北省无机非金属材料重点实验室 河北唐山 063210

2）唐山市国亮特殊耐火材料有限公司 河北唐山 063000

石墨烯是一种新型的二维碳纳米材料，具有比表面积大、力学强度高、导热性好、导电性好等优异的性能［1-2］，在生物科学技术、半导体材料、能源（电池、燃料电池、太阳能电池和超级电容器）和陶瓷领域应用前景广阔［3-4］。多层石墨烯属于石墨材料的一种，改善石墨润湿性的方法［5-7］在多层石墨烯中也可进行尝试。熊鑫［8］采用均相共生法，在经1 000℃热处理后得到氧化铝修饰多层石墨烯，其被氧化铝涂层包裹，使其在水中有着良好的分散性。但该方法成本较高，过程繁琐。

工业硅溶胶是一种成本低廉、应用广泛的结合剂，具有较好的亲水性［9-10］。用硅溶胶来改善多层石墨烯的润湿性具有可行性，并有望在含碳耐火浇注料中获得应用。因此，在本工作中，利用真空浸渍法制备硅溶胶改性多层石墨烯材料，研究了埋碳热处理温度对其润湿性的影响。

1 试验

1.1 原料

多层石墨烯：小于30层，粒度2～16μm，纯度99.9%（w），比表面积573.7 m2·kg-1。硅溶胶：胶粒尺寸约7μm，密度1.21 g·cm-3，pH＝9.9。

1.2 试验过程

用天平称取0.6 g硅溶胶和0.3 g石墨烯置于烧杯中，加入1 000 mL自来水磁力搅拌30 min，置于超声清洗仪中超声分散30 min，再在真空箱内浸渍1 h后于干燥箱中80℃恒温烘干。将烘干试样装入石墨坩埚，放入匣钵中埋鳞片石墨，分别在300、500、700℃进行热处理，升温速度3℃·min-1，保温3 h后随炉冷却至室温。

1.3 性能测试

使用D／MAX2500PC型X射线衍射仪在2θ＝10°～90°范围内分析改性多层石墨烯的物相组成。……