以石墨烯与粘土间的插层实现石墨烯片层的稳定分散（英文）

氧化石墨烯的还原反应将导致石墨烯片层的复叠和团聚,使其在水分散液中发生沉淀。本文采用粘土胶体帮助还原氧化石墨烯在水中的稳定分散,并阻止石墨烯片层的复叠。氧化石墨烯水分散液与粘土胶体相混合之后,在微波辅助条件下,对氧化还石墨烯进行还原。当粘土与还原氧化石墨烯的质量比是1∶1时,混合液的分散稳定性最好。XRD图谱中还原氧化石墨烯的(002)峰消失,可见石墨烯片层没有发生复叠。还原氧化石墨烯与粘土片层之间,由于静电相互作用和空间位阻效应,形成了插层结构。由透射电镜观察可知,还原氧化石墨烯表面均匀分布着粘土片层。粘土与还原氧化石墨烯的混合物的比表面积高于还原氧化石墨烯17.6%。这种物理插层法为石墨烯片层的稳定分散提供了另一种思路。     

化学气相沉积工艺在石墨烯表面生长碳纳米管（英文）

将硝酸镍溶液与氧化石墨烯溶胶混合后冷冻干燥,然后通过真空热还原得到负载过渡金属催化剂的石墨烯粉末。以天然气为碳源,在1 000℃下采用化学气相沉积工艺,在石墨烯表面和边缘生长碳纳米管,碳纳米管将孤立的石墨烯片层结构有效地联接起来,组成空间互联网络结构,从而构建了电子、热能和载荷有效传输的通道。     

氧化石墨烯及热还原产物对CH_4和H_2的敏感性能研究

以Hummers法获得的氧化石墨为原料制备氧化石墨烯,在不同温度下还原获得不同还原程度的还原氧化石墨烯,采用AFM、XRD、XPS和SEM对样品的结构、官能团及表面形貌进行表征,并采用涂覆法制备氧化石墨烯和还原氧化石墨烯气敏器件。结果表明,所得氧化石墨烯片厚度为1.08~1.72nm,为单层或双层氧化石墨烯。经100~250℃还原后,样品对应的底面间距由8.87nm减小至3.68nm;随还原程度增加,O/C原子比由0.43降至0.32;含氧官能团逐渐减少,其中C-OH含量明显降低;元件灵敏度降低。氧化石墨烯及其低还原程度产物的气敏元件对CH4和H2气体表现出较高的响应和灵敏度,S-GOS对CH4的灵敏度可达81%左右,对H2灵敏度可达77.2%。     

聚苯胺炭柱撑石墨烯复合材料的制备及其电化学性能的研究

通过真空抽滤诱导自组装及热解还原处理, 制备出具有柱撑结构的聚苯胺炭/石墨烯复合材料(PGR)。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线电子能谱(XPS)和电化学测试等表征技术考察了聚苯胺单体(AN)与氧化石墨烯(GO)质量比对PGR结构和电化学性能的影响。结果表明, 聚苯胺炭均匀分布在石墨烯(GR)片层间形成三维导电网络, 有效地增大了GR的层间距, 且实现了氮掺杂, 显著提高了GR的结构稳定性和电化学性能; AN与GO质量比为1 : 1时制备的样品PGR1在100 mA/g电流密度下的首次脱锂比容量为653 mAh/g, 当电流密度增大至1 A/g时, 仍具有高达343 mAh/g的脱锂比容量, 远高于GR的脱锂比容量(101 mAh/g), 表现出优异的倍率性能。     

银/石墨烯复合导电填充材料的制备与表征

采用改进的Hummers法对天然鳞片石墨进行氧化处理制备氧化石墨;然后在水合肼(85%)作用下得到还原石墨烯(GR);最后在超声条件下,采用化学镀的方法制备银/石墨烯(Ag/GR)复合导电填充材料。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等对Ag/GR进行了表征,并对其电性能进行了分析。结果表明:GR表面镀上了一层均匀紧凑的金属Ag,Ag层厚度为250nm左右,其质量分数为86.50%;Ag/GR的导电率为13.57S/cm,比GR的电导率有了明显提高。     

热剥离温度对石墨烯结构及电性能的影响

以天然石墨为原料,采用Hummers法制备氧化石墨(GO),再在200~700℃进行热还原,制备石墨烯。采用SEM、XRD和比表面积仪测试分析样品的微观结构和比表面积;并用恒流充放电测试仪测试样品的电容性能。研究表明:所得石墨烯具有片层结构,层间距为0.3783~0.3873nm,晶粒大小为2.030~3.359nm,层数均为5~9层;随着热还原温度的升高,石墨烯的层间距、晶粒大小和层数均逐渐减小,而比表面积逐渐增大。随着温度的升高,比电容先升高后降低,循环性能一直增加,400℃热还原的石墨烯首次放电比电容为318.6F/g,经过500次循环后容量保持率为54%。     

石墨烯及Ag/石墨烯纳米复合材料的原位合成

选择改进的H ummer方法制备氧化石墨烯;采用硼氢化钠和柠檬酸钠相结合的方法还原氧化石墨制备石墨烯及Ag/石墨烯纳米复合材料,采用拉曼光谱、TEM、SEM、UV-Vis、XRD、FTIR等多种测试手段对其表征,发现硼氢化钠可以还原氧化石墨烯中的边缘缺陷,柠檬酸钠可以剥离氧化石墨烯片层并使银纳米颗粒附着在石墨烯片层上,石墨烯层数较少且随着反应时间的延长,银纳米颗粒的尺寸也会逐渐增大.     

NaF-Si-C-RGO杂化材料的制备及电化学性能

采用NaF溶液为添加剂,热固性酚醛树脂和还原氧化石墨烯(RGO)为碳源,制备了NaF-Si-C-RGO杂化材料。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、热重分析仪、X射线衍射仪和拉曼分析仪等对其进行表征,并用作锂离子电池负极材料进行了相关电化学性能测试。NaF-Si-C-RGO杂化材料的循环稳定性和容量保持率均高于NaF-Si-RGO和Si-C-RGO杂化材料。因为硅纳米颗粒表面的无定形炭包覆层可以抑制SEI膜的不断形成;NaF中的Na+可以插入到氧化石墨烯片层中,不仅可以缓解氧化石墨烯片层的堆垛现象,还利于Si纳米颗粒在石墨烯片层中的分散,使更多的活性物发挥作用;F-的存在,一定程度抑制了电解液的分解,减少了HF的生成,这有利于维持电极结构的完整,从而保证了电极良好的循环稳定性。     

改性石墨烯/介电弹性体的制备及传感性能

目的制备具有优异介电性能,可用于传感器的热塑性聚氨酯弹性体复合材料。方法使用十八烷基胺修饰氧化石墨烯片层,通过热处理工艺部分还原改性后的氧化石墨烯,利用溶液混合法将改性石墨烯分散到热塑性聚氨酯的基体中,通过絮凝-热压的方法成形,并测试其结构、介电性能及传感性能。结果十八烷基胺通过共价键的形式接枝到氧化石墨烯表面,X射线衍射表明,十八烷基胺通过表面接枝改性,增大了石墨烯片层的层间距。结论改性石墨烯填充的介电弹性体具有较高的介电常数和较低的介电损耗,且表现出良好的弯曲形变-介电敏感响应。     

石墨烯-聚苯胺复合材料的制备及表征

采用优化的Hummer法将石墨粉氧化成氧化石墨,再将氧化石墨与苯胺单体聚合直接得到石墨烯-聚苯胺复合材料。分别通过水合肼和微波加热法还原氧化石墨得到石墨烯,以不同方法得到的石墨烯与苯胺单体聚合制成石墨烯-聚苯胺复合材料。通过红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)对产物进行结构表征。结果表明:不同方法所制得复合材料一致,而氧化石墨直接聚合所得产物含量最高;石墨烯-聚苯胺复合材料是由大量片层结构单元堆叠而成,整体呈现平整的片状结构,氧化石墨均匀吸附苯胺并发生复合使其表面有一定量的不规则颗粒。     

石墨烯涂层棉织物的制备及性能研究

以氧化石墨烯为原料、L-抗坏血酸为还原剂,采用化学还原法通过多次浸渍-还原过程,制备了涂层次数不同的石墨烯涂层纯棉织物,并分别命名为C-GO、C-1RGO、C-2RGO、C-3RGO。采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线光电子能谱分析(XPS)及傅里叶变换衰减全反射红外光谱分析(FTIR-ATR)对织物进行表征,分析氧化石墨烯的还原程度。结果表明,首次浸渍于氧化石墨烯分散液后,纤维表面附着少量氧化石墨烯,随着浸渍-还原过程的进行,纤维表面完全被石墨烯片层包覆且包覆均匀。导电性测试结果显示,石墨烯涂层棉织物具有较好的导电性,且随着还原次数的增加,导电性逐渐变得更好;多次还原后,织物表面C/O原子比例逐渐升高,还原程度加剧,进而证明织物导电性得到改善。     

氧化石墨烯对本征石墨烯在天然橡胶基体中的分散促进作用研究

本征石墨烯分散在高分子材料中能够能够明显提高分子的导热性能,但因为本征石墨烯表面缺乏活性基团,片与片之间强大的范德华作用力使其在高分子材料中的解聚和均匀分散尤为困难。氧化石墨烯被证明具有两亲性,从片层边缘至片层中间呈现亲水至疏水的分布,使其能发挥类似表面活性剂的功用。研究证明,氧化石墨烯能够显著促进石墨烯在水性橡胶乳液中的分散,使石墨烯能够均匀的分散在制备得到的石墨烯/氧化石墨烯/天然橡胶复合材料中,进而使得天然橡胶的导热性能得到大幅度的提升。     

基于激光选区熔化成形Ni-Cu合金模板的Ni-Cu-石墨烯复合材料的制备

采用优化的SLM成形参数,用激光选区熔化(SLM)增材制造技术制备了三维Ni-Cu合金。使用三维Ni-Cu合金基底材料用化学气相沉积法(CVD)制备Ni-Cu合金/石墨烯复合材料,研究了CVD法生长反应温度对石墨烯结构的影响并分析其原因。结果表明,石墨烯层的厚度随着反应温度的提高而减小。与未生长石墨烯的样品相比,在100℃石墨烯复合使复合材料的热扩散系数提高了12.5%。用SLM增材制造技术和金属模型结构设计成形三维Ni-Cu合金,实现了对石墨烯片层取向的控制,结合CVD法优化在Ni-Cu合金表面生长石墨烯工艺可调控石墨烯的结构。     

一步法合成十二烷基苯磺酸钠稳定的石墨烯分散液

采用改进Hummer法用石墨制备了氧化石墨烯（GO）,在十二烷基苯磺酸钠存在的情况下用水合肼还原形成较高浓度的石墨烯分散液。该分散液可以稳定悬浮超过一个月。XRD、UV—vis和Raman光谱分析结果表明,所得到的石墨烯为化学反应形成的还原石墨烯（RGO）;TEM和AFM观察发现单片和多层的石墨烯并存于产物之中,说明该方法能够使RGO均匀分散于水中。     

聚苯胺纳米纤维/石墨烯复合物的制备及其电化学性能

以氧化石墨烯(GO)为基体,采用界面聚合法制备了聚苯胺纳米纤维/氧化石墨烯的复合物(PA-NI/GO),经水合肼还原和APS再氧化得到聚苯胺纳米纤维/石墨烯复合物(PANI/GR)。用FT-IR、UV-Vis、XRD、SEM和TEM对复合物的结构和形貌进行表征,结果表明氧化石墨烯不仅为苯胺提供了聚合的基体,同时对聚苯胺有掺杂作用,聚苯胺纤维夹在片状石墨烯之间呈现"三明治"结构。通过循环伏安和恒流充放电测试发现,PANI/GR复合材料表现出双电层电容和法拉第赝电容双重特点,受协同效应的作用,在电流密度为400mA/g时,比容量高达460F/g,呈现出优异的电化学活性。     

功能化石墨烯片的表面性能调控

以氧化石墨为前驱体,采用真空辅助热膨胀法在低温下即获得功能化石墨烯片。将所得石墨烯在不同温度下热处理,制备了表面化学结构不同的石墨烯片,并用透射电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱等方法对样品进行分析表征。结果表明,还原氧化石墨烯片中含氧官能团的种类和数量均随热还原温度的升高而减小。     

石墨烯的top-down方法制备研究进展

石墨烯独特的纳米片层结构使其在诸多方面性能优异,成为材料领域研究的热点。而石墨烯能否被广泛应用很大程度上依赖于高质量石墨烯的大规模生产。以石墨或氧化石墨为原料的top-down方法,是目前备受关注的低成本大规模生产石墨烯的方法之一。在对近年来有关石墨烯top-down制备方法进行总结分析的基础上,重点介绍了石墨和氧化石墨的直接剥离技术,如超声剥离、剪切剥离、球磨剥离以及超临界流体剥离等最新研究成果,并分析比较了各方法的剥离机理及优缺点;此外,介绍了近年来新的氧化石墨烯还原方法,如热还原、化学还原以及绿色还原剂等。     

Pt-TiO_2-还原氧化石墨烯纳米复合材料的制备及氧还原性能

制备一种具有高氧还原电催化活性的Pt-Ti O2-还原氧化石墨烯复合材料;采用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、高分辨透射电镜和拉曼光谱分析手段对催化剂的组成和微观结构进行表征。结果表明:氧化石墨烯在复合材料的合成过程中被还原为还原氧化石墨烯,纳米Pt与Ti O2颗粒均匀地附着在还原氧化石墨烯的片层上形成Pt-Ti O2-还原氧化石墨烯复合材料;该复合材料氧还原起始电位为-0.20 V左右,通过Koutecky-Levich方程计算得到电催化过程中复合材料的交换电流密度为10-6~10-5m A/cm2,16 000 s的计时电流测试后其相对电流值高达起始值的88%以上。     

氢等离子体与水合肼还原氧化石墨烯电容性能的比较

分别通过氢等离子体和水合肼对氧化石墨烯进行还原处理,制成两种不同的还原型氧化石墨烯。采用透射电子显微镜、X射线粉末衍射仪和拉曼光谱对其形貌和结构进行表征。根据循环伏安、恒电流充放电和电化学阻抗谱,并比较在1 mol/L硫酸中的超级电容性能。结果表明,水合肼还原可以形成良好的三维结构,增强石墨烯的离子扩散能力,并且还原程度高。氢等离子体还原耗时少、安全可靠,减少在还原过程中对石墨烯片层结构造成损害。当充放电电流密度为1 A/g时,氢等离子体还原氧化石墨烯的比电容值可以达到178 F/g,而水合肼还原氧化石墨烯比电容值达到了119 F/g。     

Zn还原氧化石墨烯(RGO)和ZnO/RGO自组装复合材料的电磁响应行为

以天然鳞片石墨为原料制备氧化石墨烯（GO）,通过Zn将其还原为石墨烯（RGO）,且生成的ZnO附着在RGO表面。采用XRD、SEM、FTIR、Raman、TEM和矢量网络分析仪（VNA）研究了不同还原温度对ZnO/RGO复合材料形貌、结构、氧化程度、电磁损耗特性、德拜弛豫模型及电磁响应行为的影响。结果表明:还原温度为50℃时RGO还原后结构更加完整,层间距为0.89 nm时ZnO/RGO复合材料的介电常数和磁导率均较高,在17.15 GHz时反射率达到-41.2 dB,反射损耗小于-10 dB的带宽为3.67 GHz。