原位聚合氮化碳-石墨烯纳米复合材料及其性能研究(3)
1.1.2 原位聚合法制备石墨烯/聚合物复合材料
石墨烯基复合材料已经成为石墨烯应用领域中一个重要的研究方向，其在能量储存、电子器件、传感材料、液晶器件、生物材料和催化剂载体等领域展现出了优良性能，具有广阔的应用前景[18]。目前石墨烯/聚合物复合材料的制备方法主要有溶液混合法、熔融共混法和原位聚合法[19]。
溶液混合法是通过溶剂化作用使聚合物插入到氧化石墨烯（GO）片层中，然后还原成石墨烯复合材料。熔融共混法是利用高剪切和高温的作用将氧化石墨烯（GO）分散于聚合物基体中。然而由于大多数聚合物高粘度的特点，熔融共混时石墨烯不能分散均匀。
原位聚合法是将氧化石墨烯（GO）与聚合物单体混合，通过引发剂或热引发，使得单体在石墨烯片层中聚合成复合材料。相比前面两种方法，该法在聚合过程中由于大基团的形成以及聚合放热的膨胀作用，容易将相邻的GO片层撑开，形成分子级分散，能够获得分散更为均匀的石墨烯，进一步则会使得材料的性能更为优异。周宝珍等[20]利用原位聚合法制备了聚苯胺/石墨烯导电复合材料，克服了GO还原的过程中聚苯胺发生脱掺杂而失去导电性的弊端，得到的材料导电性好，而且聚苯胺形貌规整、尺寸均一。Hu等[21]利用原位乳液聚合法制备了GO/聚苯乙烯（PS）复合材料，表现出高导电率和优良的热稳定性。
1.2 氮化碳概述
氮化碳材料是由理论计算设计出的化合物材料，其具有超高硬度、低密度、半导体性、生物相容性、特殊光学特征、能量储存容量、气体吸附容量、碱性位等特性[22]。1996年，Teter和Hemley[23]对C3N4进行计算，推测出C3N4可能具有5种结构，即α 、β 、立方、准立方和类石墨相。其中，属类石墨相氮化碳（g-C3N4）的结合能最低，结构最稳定，其基本结构单元如图1.2所示，它可被视为具有最高的氮掺杂水平的 N 取代石墨，经研究tri-s-triazine结构的结合能要比triazine结构小30 kJ•mol-1，一般认为tri-s-triazine是g-C3N4的基本单元。近来，由于g-C3N4独特的电子和光学性能，引起科学界的广泛关注，其有望被应用于光电转换、光解水和有机污染物的降解[24,25]。然而，g-C3N4低导电率大幅降低了其电化学性能，成为其在电化学方面应用的瓶颈。如果能通过共价键与良好导电性的石墨烯片层复合，也许能改善其电化学性能，拓宽其应用领域。
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