Page 221 - 《精细化工》2021年第12期
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第 12 期 温玉鑫，等: 重氮化直接灰 D 共价改性石墨烯的水分散性及其用于织物的抗辐射整理 ·2583·
从图 5 可以看出，在 rGO 的 C 1s 峰拟合图中主 温度低于 150 ℃时，MG 失重为 2.3%，是由于其吸
要有 3 种特征信号峰（284.5、285.2、286.1 eV）， 附的少量水分蒸发所致，当温度>150 ℃后，样品质
分別对应于碳碳双键和单键（C==C/C—C）、烷氧 量快速下降。这可能是由于接枝到石墨烯上的直接
基（C—O）。而在 MG 的 C 1s 峰拟合谱图中，有 4 灰 D 各官能团受热发生热解反应所致。
种特征信号峰，分别是 284.4、285.1、285.9、291.6
eV，对应于碳碳双键和单键（C==C/C—C）、烷氧基
（C—O）和碳氮键（C—N）。此外，对比 rGO 和
2
3
2
MG 的 sp 碳和 sp 碳发现，MG 的 sp 碳质量分数由
3
rGO 的 83.26%降低到 41.21%，而 sp 碳的质量分数
由 rGO 的 8.81%增加到 30.18%。结合拉曼光谱分析，
这一结果进一步说明直接灰 D 以共价键的方式成
功接枝到石墨烯上。
2.2.4 热重分析
图 6 为 rGO 和 MG 的 TG 曲线。从图 6 可知，
rGO 具有很好的热稳定性，在氮气气氛中加热到
图 6 rGO 和 MG 的 TG 曲线
750 ℃，失重率仅在 7%左右。另外，从图 6 可以看 Fig. 6 TG curves of rGO and MG
到，rGO 在 200℃以内，仅有不到 1%的失重。这主
要是由于石墨烯表面吸附的少量水受热蒸发所致， 2.3 分散性研究
而在 200~700 ℃样品质量下降加速，则是由于产品 将 MG 与 rGO 分别配制成 0.5 g/L 的水分散液，
中残留的少量含氧官能团发生热解反应，转化为 常温超声处理 5 min，观察不同静置时间分散液的外
CO 2 和 CO 所致。相比于 rGO，MG 的热稳定性变差， 观，结果如图 7 所示。
当加热到 750 ℃时，失重率达 21%左右。同样，当
a—0 h；b—24 h；c—7 d
图 7 rGO 和 MG 不同时间分散情况
Fig. 7 Dispersion of rGO and MG at different times
从图 7 可以看出，rGO 水分散液在静置 24 h 后 致其本就不显著的特征峰更不明显。此外，rGO 静
出现明显的沉淀，分散液变清；而 MG 静置 24 h 后 置 24 h 和 7 d 的最大吸光度分别为 0.498 和 0.313；
仍然可以保持稳定的分散状态。经过 7 d 静置后， MG 静置 24 h 和 7 d 的最大吸光度分别为 1.167 和
rGO 水分散液基本变清，大量的石墨烯沉积于试剂 0.920。制作 MG 的标准曲线，并利用 Lambert-Beer
[7]
瓶底部；而 MG 分散液仍然呈现很深的颜色。为了 定律 计算得出，MG 分散液最大饱和度可达到
进一步对比两分散液的分散情况，参照文献[23]方 0.185 g/L，静置 1 d 后的质量浓度为 0.118 g/L，静
法对不同静置时间的分散液及直接灰 D 溶液进行紫 置 7 d 后的质量浓度仍可达到 0.092 g/L，而 rGO 分
外-可见分光光度计测定，结果如图 8、9 所示。从 散液在静置 1 和 7 d 后的质量浓度分别为 0.050 和
图 9 可以看出，直接灰 D 对整个可见光谱带进行了 0.031 g/L。由此可见，MG 具有很好的水分散性，并
部分吸收，且在 500~650 nm 区域吸收强度较大。图 且能够长期保持稳定分散状态。这主要是由于直接
8 中，MG 的吸光度曲线和 rGO 相似，仅在 280 nm 灰 D 的引入不仅向石墨烯上引入了—NH 2 ，—OH
附近出现芳环 π-π*跃迁特征峰，直接灰 D 的强吸收 极性基团，还引入了亲水性—SO 3 Na，这些基团的
谱带并不明显，这说明未共价结合的直接灰 D 已被 引入可大大提高石墨烯的亲水性，从而使其在水中
完全清洗干净，且由于直接灰 D 的接枝量有限，导 的分散性变好。
