KNO3/氧化石墨烯纳米含能材料的制备与表征(4)
其中，金属/氧化石墨烯复合材料的研究是用氧化石墨烯片层负载贵重金属纳米粒子，此举既可以降低成本，又能得到性能更杰出的材料。Zhang[10]等制备了100-300nm长的GO薄片，将其组装到经氨基改性的金膜上，得到一种由氧化石墨烯和双锥金制成的表面等离子体共振生物传感器（SPR），可以用来测定牛的LgM抗体，这种传感器的灵敏度高，可以选择性地调制波长。氧化石墨烯的比表面积大，功能性官能团丰富，有利于抗体的有效固定。AuBPs是一种五孪晶结构的纳米粒子，因其单分散性高，这种结构具有强烈的局域表面型等离子体共振频段。最佳条件下，这种附有AuBPs的氧化石墨烯生物传感器作为一种敏感增强剂对浓度为0.03-2mg/L的牛LgM抗体有令人满意的响应。
氧化石墨烯的表面缀有大批含氧官能团，因此可以作为金属氧化物的负载材料，改变金属氧化物种类不同，就能合成能满足各方面性能要求的金属氧化物/氧化石墨烯复合材料。Zhu[11]等使用化学合成的方法，在水-异丙醇体系中将CuO纳米颗粒负载到氧化石墨烯上。使用SEM和TEM对得到的产物进行表征，表明在剥离的氧化石墨烯上随机负载有纺锤形和球形的CuO纳米颗粒，形成良好有序的CuO/GO纳米复合材料。实验证明，这种材料作为高氯酸铵热分解反应的催化剂，可达到令人满意的催化效果。
氧化石墨烯/陶瓷功能复合材料的出现，使历史悠久的陶瓷又多了用武之地。Liu[12]等在氧化石墨烯附着SiO2粒子，再用血红蛋白来评价合成的材料的吸附特性。结果表明，在中性条件下，此材料的血红蛋白吸附效率高至85％，理论上，吸附血红蛋白的能力达50.5mg/g，所以该材料在蛋白质吸附、分离过程中可充当吸附剂。
1.3 本论文的选题背景和主要研究内容
1.3.1 论文的选题背景
氧化石墨烯比表面积大，柔韧性好，有良好的润湿性能和表面活性，能被小分子插层后剥离为纳米片层，作为纳米粒子的负载支撑材料具有广阔的应用前景。将氧化石墨烯作为可燃剂，选择KNO3作为氧化剂，并将其均匀负载在氧化石墨烯片层上，可以得到一类新型纳米结构的复合含能材料。氧化石墨烯的热不稳定性体现了其含能特性，利用其热脱氧放热进一步引发氧化石墨烯与KNO3的氧化还原反应放热，能够实现含能材料体系输出热量的倍增,该反应如下：
吴筛青[13]等在不同实验条件下往碳纳米管内填充KNO3，获得内嵌KNO3的碳纳米管复合材料，研究结果表明，此复合材料表现出了优良的热学性能，可用于制备反应性的点火桥。这项研究成果表明以KNO3作为氧化剂，可燃碳材料为载体，制备出含能复合材料是具有可行性的，因此也为本文的研究提供了依据。
1.3.2 论文的主要研究内容
本论文的主要研究工作是:
（1）采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯，利用XRD、FESEM和TG-DTA对制备的氧化石墨烯进行结构分析和热分析；
（2）分别采用重结晶法、中和法和溶剂-非溶剂法制备KNO3/氧化石墨烯纳米复合含能材料；
（3）利用XRD、FESEM对制备的KNO3/氧化石墨烯纳米复合含能材料进行物相分析和微观形貌分析,再利用TG-DTA对其热学性能进行表征，选出最优合成方案。
2 材料的制备
2.1 氧化石墨烯的制备
2.1.1 实验材料
实验所用试剂如表2.1所示。本实验采用的石墨粉是上海一帆石墨有限公司生产的天然鳞片石墨（300目）。
表2.1 实验试剂
试剂名称 分子式 分子量 纯度 产地