毕业论文课题相关文献综述
文献综述
1.绪论
1.1Pickering乳液概述
乳液是一种分散体系，往往由两种或两种以上的互不相容的溶液组成，其中的一相常以液滴的形式分散于另外一相之中。在两种不相容液相界面间就形成了较大的接触面积，界面能垒促使液滴凝聚，最终乳液分层。因此，乳液本身是一种热力学不稳定的体系。为了降低乳液中存在的界面能垒，得到稳定的乳液，人们引入了乳化剂。传统的乳化剂主要以表面活性剂和具有表面活性的聚合物为主，人们已经对这些表面活性剂开展了系统、深入的研究，乳液也得以在材料科学、生物医药、涂料、食品、化妆品等领域得到广泛的应用。早在20世纪初期，Ransden等研究含有细微固体粒子的石蜡和水的乳液体系时，发现微米尺寸的胶体粒子能在油水两相界面形成粒子膜阻止乳液滴发生聚并形成稳定的乳液进行了系统而全面的研究，目前，人们已经对Pickering乳液有了较为统一的认识，即由固体颗粒吸附于油/水界面来稳定乳液液滴所形成的乳液。
1.2氧化石墨烯概述
自19世纪中叶Brodie等人首次提出氧化石墨烯的概念以来，基于其表面上的一些不同的含氧官能团，如羟基、羰基、羧基、环氧官能团等，人们对氧化石墨烯此类新型纳米材料的结构模型也进行了探索，自20世纪50年代以来，相继出现Ruess模型、Enol-keto模型、Nakajima模型、Mermoux模型、Lerf模型等，所以有些研究者称其为功能化石墨烯(FunctionalizedGraphene)。因氧化石墨烯具有准二维空间结构，层内是由较强的共价键结合，层间则是以含氧官能团间较弱氢键结合，即可在水溶液中发生水合作用，同时其碳层内部会发生溶胀或层离，具有亲水特性和优异的插层性能。氧化石墨烯(GrapheneOxide)作为石墨烯的重要衍生物，其结构和性质与石墨烯基本相同，由于在其表面具有含氧官能团，除其主要的导热性能优良外，还赋予氧化石墨烯一些其他独特性质。
2.Pickering乳液的制备方法以及其稳定性的影响因素
2.1Pickering乳液的制备方法
Pickering乳液的基本构成是：油相、水相和颗粒乳化剂，水相中可能含有一定量的电解质，所有的组分都要经过高速均质或者超声乳化，得到均一的Pickering乳液。与传统表面活性剂稳定的乳液相比，Pickering乳液的乳化过程较为严格。由于固体颗本身并不会溶解于任意一项，或者容易被水相润湿或者容易被油相润湿，因此，充分混合式固体颗粒润湿的关键步骤，也是制备、研究稳定Pickering乳液的前提。也正是由于这个原因，人们在实际制备Pickering乳液的过程中，往往要先对固体颗粒进行化学机制或物理掺杂等表面改性，以提高固体颗粒的润湿性。追踪最近几年的相关报道可以发现，Pickering乳液的制备一般可以分为三种情况：1、由单一固体颗粒稳定的Pickering乳液；2、固体颗粒协同表面活性剂稳定得到的Pickering乳液；3、环境刺激响应性Pickering乳液。
2.2Pickering乳液稳定性的影响因素
Pickering乳液基本上可以分为水包油（O/W）和油包水（W/O）两种，但不管是对哪一种类型Pickering乳液的研究，如何获得稳定的乳液，一直是人们工作的交点。乳液的稳定主要体现在长时间内乳液液滴不发生聚集，乳液不发生相分离，并保持均一性。对于Pickering乳液的研究，主要考察的是形貌规则、粒径均一的胶体粒子稳定的体系。在长久的研究过程中，人们发现颗粒乳化剂的表面润湿性、颗粒乳化剂的浓度、分散相与连续相的体积比、连续相电解质浓度、连续相pH等因素，对Pickering乳液的类型及稳定性有着很大影响。此外，针对不同的乳液体系，也会有不同的因素参与对Pickering乳液的类型及乳液稳定性的影响，如油相粘度、颗粒的初始分散介质等等。
3.氧化石墨烯的制备
作为石墨烯的一种派生物，氧化石墨烯的制备方法与石墨烯类似，主要有Brodie法、Staudenmaier法、Hummers法等，其基本原理是石墨在强酸如浓硫酸、浓硝酸)和强氧化剂(如KMnO4)的共同作用下，其固有结构被打破，得到不同氧化程度的氧化石墨，然后经过长时间的超声或者剧烈的机械搅拌得到氧化石墨烯的水溶液。在这几种方法中，Hummers法安全性较高，而Brodie法、Staudenmaier法制备的氧化石墨虽然氧化程度较高，但反应过程中由于强酸的大量使用易产生ClO2、NO2和N2O4等有毒气体，因而适用范围较窄。另一方面，Hummers法虽使用较为普遍，但其中氧化剂KMnO4的过量使用又会给后续工作带来影响，基于以上各因素，人们又开发出了改进的Hummers法，该法以Hummers法为基础，在石墨氧化之前先进行一步预氧化，一般采用K2S2O8和P2O5作为混合氧化剂，这样，既能提高石墨的氧化程度，又可以减少氧化过程中氧化剂的使用量。近年来，对于氧化石墨烯的新型制备方法，不少学者也进行了大量的研究。MarcanoDC等采用KMnO4和H2SO4/H3PO4(V/V=9∶1)的混酸作为氧化剂，在不加入NaNO3的前提下也制备出氧化石墨烯，与Hummers法相比，该方法所制得的氧化石墨烯氧化程度更高，经过还原后，所制得的材料具有和Hummers法所制得材料同样的导电性能。另一方面，此方法制得的氧化石墨烯水溶性更好，更易于与其他材料进行后续反应，同时，反应过程不产生有毒气体，对环境污染小，反应温度也更容易控制。Shen等采用过氧化苯甲酰氧化石墨，利用插入的过氧化苯甲酰和反应产生的CO2扩张石墨片层间的距离，通过超声剥离得到氧化石墨烯，大大缩短了制备时间。
石墨的表面氧化法如下
4.以无机纳米颗粒为乳化剂的Pickering乳液以及氧化石墨烯作为Pickering乳化剂的可取性
随着纳米材料科学的研究升温，Pickering乳化剂的数量和种类得到了丰富，越来越多的具有表面活性、刺激回应性及特殊功能的颗粒被应用于Pickering乳液的研究中。追中近年来的相关研究，Pickering乳化剂大致可以归为以下几类：（1）无机纳米颗粒；（2）表面改性或杂化的无机粒子；（3）有机纳米颗粒；（4）特殊的颗粒乳化剂Janus粒子。而聚合物与无机纳米粒子的复合技术却具有以下的特点：
聚合物/无机纳米粒子复合技术可以把两种材料的优良性能结合起来,使得纳米复合材料在保持聚合物抗冲击、易加工成型等优点的同时在力学强度和热稳定性等方面也获得提高。近年来,Pickering乳液聚合技术在制备高分子/无机纳米颗粒复合物领域成为研究的热点,其特点在于以无机超细粉体代替传统小分子乳化剂来稳定乳液,所制备的复合物具有高分子核/无机纳米壳形貌,有可能兼具高分子的韧性、高模量以及无机物的高强、耐热等特性。
GO表面含有大量的羟基、羧基和环氧基等含氧极性基团，具有良好的亲水性，而完整的六元环结构部分具有良好的憎水性。由此，GO可作为一种新型的二维表面活性剂或分散剂，用以制备Pickering乳液。再对GO稳定的Pickering乳液进行聚合可以实现聚合物和GO纳米级复合。通过控制乳液的液滴大小来控制GO在聚合物微球表面的分布，并使用特殊方法实现GO在聚合物基体中的定向分布或网络分布，进而实现电性能或热性能的大幅度提升。
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