石墨烯材料研究现状与发展

石墨烯材料

1．4石墨烯材料

纯净、完美的石墨烯是一种疏水材料，并且在大多数有机溶剂中也难于溶解。 不过，对石墨烯进行复合和改性，如通过修饰，共价或非共价的方法将功能基团 引入石墨烯平面，能使其溶解度显著提高H¨”。 在没有分散剂的作用下，直接将疏永的石墨烯片分散在水中是很困难的。通 过氨水调节pH值为10左右，用水合肼还原氧化石墨烯(GO)的办法，可以得到 还原的石墨烯(rG0)。由于这利-石墨烯还含有少量的含氧基团，因而可在水溶液 中分散。但这种分散能力依然是有限的，不超过O 5 mg／mL。除了水，一些有机 溶剂，如乙醇、丙酮、二甲基亚砜和四氢呋喃也可以用来分散rGO。金属离子和 功能基团同样可以用来修饰rGO片层。在KOH溶液中，用肼还原氧化石墨可得 到钾离子修饰的石墨烯(hKlvlG)，其能在水溶液中均匀分散。另外，将苯磺酸基 团引入GO，还原后可得少量磺化的石墨烯，这种石墨烯在pH处于3-10的范围 内时，浓度可达2mg／mL。

共价修饰石墨烯指的是用含有功能基团的分子与石墨烯表面的含氧基团的 反应，如羧基、环氧基、羟基，包括平面内的碳碳双键。例如，分散在四氢呋喃， 四氯化碳，1，2-二氯乙烷(EDC)qb的rGO，发现把其

石墨烯材料

1．4石墨烯材料

纯净、完美的石墨烯是一种疏水材料，并且在大多数有机溶剂中也难于溶解。 不过，对石墨烯进行复合和改性，如通过修饰，共价或非共价的方法将功能基团 引入石墨烯平面，能使其溶解度显著提高H¨”。 在没有分散剂的作用下，直接将疏永的石墨烯片分散在水中是很困难的。通 过氨水调节pH值为10左右，用水合肼还原氧化石墨烯(GO)的办法，可以得到 还原的石墨烯(rG0)。由于这利-石墨烯还含有少量的含氧基团，因而可在水溶液 中分散。但这种分散能力依然是有限的，不超过O 5 mg／mL。除了水，一些有机 溶剂，如乙醇、丙酮、二甲基亚砜和四氢呋喃也可以用来分散rGO。金属离子和 功能基团同样可以用来修饰rGO片层。在KOH溶液中，用肼还原氧化石墨可得 到钾离子修饰的石墨烯(hKlvlG)，其能在水溶液中均匀分散。另外，将苯磺酸基 团引入GO，还原后可得少量磺化的石墨烯，这种石墨烯在pH处于3-10的范围 内时，浓度可达2mg／mL。

共价修饰石墨烯指的是用含有功能基团的分子与石墨烯表面的含氧基团的 反应，如羧基、环氧基、羟基，包括平面内的碳碳双键。例如，分散在四氢呋喃， 四氯化碳，1，2-二氯乙烷(EDC)qb的rGO，发现把其

石墨烯的研究

材料化学课程论文

石墨烯的研究

——材料化学课程论文

石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的碳质材料，它可看作是构建其它维数碳质材料( 如零维富勒烯、一维纳米碳管、三维石墨) 的基本单元( Scheme 1) 。石墨烯具有许多奇特而优异的性能: 如杨氏模量( 约1100 GPa) 、热导率( 约5000 J /( m·K·s) ) 、载流子迁移率( 2 × 105 cm2 /( V·s) )以及比表面积( 理论计算值2630 m2 /g) 等均比较高，还具有分数量子霍尔效应、量子霍尔铁磁性和激子带隙等现象。这些优异的性能和独特的纳米结构，使石墨烯成为近年来广泛关注的焦点。最近, 在低填料性质上石墨烯一个惊人的进步使得石墨烯同时招致学界和业界的关注。不同的有机聚合物已被用来制作石墨烯填充聚合物基纳米复合材料。基于石墨烯的纳米复合材料在能量储存、液晶器件、电子器件、生物材料、传感材料和催化剂载体等领域展现出许多优良性能，具有广阔的应用前景。本文将阐述石墨烯材料化学的最新研究进展，主要包括石墨烯的化学制备、表面修饰及基于石墨烯的复合材料。在基于石墨烯的纳米复合材料方面，着重介绍了石墨烯与有机高聚物、无机纳米粒子以及其它碳基材

近日,美国化学会《ACS纳米》(ACS Nano)杂志报道了中国科学院上海应用物理研究所物理生物学实验室在新型石墨烯纳米抗菌材料方面的研究工作。该工作发表以后被Nanowerk、Qmed、Sciencedaily以及国内的生物谷等多家媒体报道及转载,其中美国科学促进协会主办的Eurekalert!指出,这可能是石墨烯重要的环境和临床应用。

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材料导报：综述篇

21 00年 9月( ) 2第 9期上第 4卷

c mp st s b d i o f a tf il p n i g c n r s t i- o o i y a d t n o r i ca i nn e te o n o e i i

2 o o d o L R,Ru za ,W o g T, ta .Co a io 2 M t wi l d ik M K n e 1 mp rs n o h r p r is a d mir s r c u e o i b u 4 tt n u ft e p o e t n c o tu t r f n o im- 7 ia i m e s p r o d c o t g e i n o - a n t s

石墨烯的特性及应用

陶庭兴

（安徽大学 物理与材料科学学院 安徽 合肥230039）

摘要：石墨烯是目前发现的唯一存在的二维自由态原子晶体，自2004年首次被发现以来，由于其特殊的单原子层结构及独特的物理、化学特性，迅速成为目前材料科学与凝聚态物理研究的一个热点。本文介绍了近年对于石墨烯的一些研究进展，包括石墨烯的结构特点及各方面的应用，最后对相关领域的发展前景也做了一定展望。

关键词： 石墨烯；碳；迁移率；应用

The characteristics and application of graphene

Tao Ting-xing

School of Physics & Material Science, Anhui University, Hefei 230039, China

Abstract Graphene is the free-standing two-dimensional atomic which was first found in 2004 and has been attracting much attention on the horizon of materians science and condensed-

改进的Hummers法制备氧化石墨

改进的Hummers法制备氧化石墨:在冰水浴中装配好500 ml的反应瓶，将5 g石墨粉和5 g硝酸钠与200 ml浓硫酸混合均匀，搅拌下加入25 g高氯酸钾，均匀后，再分数次加入15 g高锰酸钾，控制温度不超过20 ℃，搅拌一段时间后，撤去冰浴，将反应瓶转移至电磁搅拌器上，电磁搅拌持续24 h。之后，搅拌下缓慢加入200 ml去离子水，温度升高到98 ℃左右， 搅拌20 min后，加入适量双氧水还原残留的氧化剂，使溶液变为亮黄色。然后分次以10000 rpm转速离心分离氧化石墨悬浮液，并先后用5%HCl溶液和去离子水洗涤直到分离液pH=7。将得到的滤饼真空干燥即得氧化石墨。氧化石墨的制备工艺流程如图3-1所示。

注：低温反应(＜20℃)中，由于温度很低，硫酸的氧化性比较低，不足以提供插层反应的驱

动力，所以，石墨烯原先没有被氧化。当加入高锰酸钾后，溶液的氧化性增强，石墨烯的边缘首先被氧化。随着氧化过程的进行和高锰酸钾加入量的增加，石墨里的碳原子平面结构逐渐变成带有正电荷的平面大分子,边缘部分因氧化而发生卷曲。此时，硫酸氢根离子和硫酸分子逐渐进入石墨层间,形成硫酸-石墨层间化合物。中温反应(＜40℃)时，硫酸

石墨烯的特性及应用

陶庭兴

（安徽大学 物理与材料科学学院 安徽 合肥230039）

摘要：石墨烯是目前发现的唯一存在的二维自由态原子晶体，自2004年首次被发现以来，由于其特殊的单原子层结构及独特的物理、化学特性，迅速成为目前材料科学与凝聚态物理研究的一个热点。本文介绍了近年对于石墨烯的一些研究进展，包括石墨烯的结构特点及各方面的应用，最后对相关领域的发展前景也做了一定展望。

关键词： 石墨烯；碳；迁移率；应用

The characteristics and application of graphene

Tao Ting-xing

School of Physics & Material Science, Anhui University, Hefei 230039, China

Abstract Graphene is the free-standing two-dimensional atomic which was first found in 2004 and has been attracting much attention on the horizon of materians science and condensed-

石墨烯的研究进展／刘乐浩等

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石墨烯的研究进展＊

刘乐浩，李铁虎，赵廷凯，王大为

（）西北工业大学材料科学与工程学院，西安７１００７２

摘要　　石墨烯是碳的又一同素异形体，具有独特的二维结构和优异的力学、电学、光学、热学等性能，成为富勒烯和碳纳米管之后的又一研究热点。全面综述了近几年来石墨烯的制备方法，详细讨论了微机械剥离法、化学剥离法、化学合成法、外延生长法、电弧法、化学气相沉积法的优缺点，并针对制备方法存在的产量低、结构不稳定、高污染提出了一些大规模可控制备高质量石墨烯的建议。还结合石墨烯的结构和特性，概括了石墨烯在复合材料、等问题，

微电子、光学、能源、生物医学等领域的应用进展，并展望了其主要研究方向和发展趋势。

关键词　　石墨烯　制备方法　应用

中图分类号：Ｏ６１３．７１Ａ　　　　　文献标识码：

ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｒｅｓｓｏｎＧｒａｈｅｎｅ　　　ｇｐ

，，，ＷＡＮＧＬＩＵＬｅｈａｏＬＩＴｉｅｈｕＺＨＡＯＴｉｎｋａｉＤａｗｅｉ　　　　ｇ

（，Ｎ，’）ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｉｎｅｅｒｉｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔＸｉａｎ７１００７２　　　　　　　　ｇｇｙｙ

常州大学学生课外创新创业基金资助项目中期评审表

填表时间：2011年11月1 日 项目编号 项目名称 石墨烯负载复合材料的制备与性能测试 项目负责人 谭倩 所在院系 石油化工学院 Email 616379709@qq.com 联系电话 15895067217 申请经费（元） 1000 已拨经费（元） 500 未拨经费（元） 500 项目起止年月 2011 年 6 月至 2012 年 3 月 石墨烯的制备方法主要有两种：机械方法和化学方法。其中，机械方法包括微机械剥离法、有机溶剂剥离法、取向附生法、化学气相沉积法和加热SiC的方法；化学方法即化学氧化还原法，或称bottom-up法。化学氧化还原法简便而且成本低廉，因此本课题采用化学氧化还原法制备石墨烯，通过实验研究，掌握了具体的制备方法，具体步骤如下： 用分析天平称取5g过硫酸钾、15mL98%浓硫酸和5g五氧化二磷于一带搅拌的100mL四口烧瓶中，水浴加热。温度升至80℃时，加入10g鳞片石墨。随着鳞片石墨的加入，反应液渐渐变成暗蓝色。撤去水浴，室温下搅拌6h后加入蒸馏水，抽滤，水洗至中性。将滤饼置于一洁净的表面皿中，在100℃下干燥至恒重，备

北京科技大学《材料科学与工程选论》课程学习

目录

摘要 ................................................................................................................................................... I Abstract ............................................................................................................................................. II 1 石墨烯........................................................................................................................................... 1

1.1 石墨烯简介 ........................................