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。     

低温一步制备氧化石墨烯及微波还原研究

以天然鳞片石墨为原料,通过低温一步氧化制备氧化石墨烯,经微波热还原得到低缺陷的还原氧化石墨烯。讨论了低温氧化过程中氧化剂用量、氧化时间对氧化石墨烯层间距、氧化程度的影响。结果表明:在高锰酸钾与天然鳞片石墨的质量比为1∶3,氧化温度为0℃,氧化时间为48h的条件下,制备出碳氧原子比为1.98、高C—O结构、低缺陷结构( I D∶ I G=0.63)的氧化石墨烯,避免了Hummers制备过程中由于CO 2的形成导致六元环断裂以及碳原子的缺失而使得氧化石墨烯的缺陷增加;经微波热还原后,得到的还原氧化石墨烯的两点平均缺陷距离 L D=12nm,缺陷密度 n D=2.21×10 11 cm -2 , I D∶ I G仅为0.85(Γ G=32.1cm -1 ),制备出低缺陷的还原氧化石墨烯。     

氧化石墨烯的还原研究进展

石墨烯自首次被Novoselov和Geim等发现和报道后,因其特殊的光、电、热及力学等优异性能而受到广泛研究。在众多制备石墨烯的方法中,还原氧化石墨烯是目前最有希望实现大规模生产石墨烯的方法。鉴于此,重点回顾和比较了国内外氧化石墨烯的还原方法,其间介绍了部分还原机理,并预测了未来发展的趋势。     

氧化石墨烯还原制备石墨烯的方法研究

以天然鳞片石墨为原料,对Hummers法制备的氧化石墨烯,分别采用氢碘酸、葡萄糖、乙二胺、氢氧化钠进行化学还原,同时对比用快速热处理制备石墨烯。利用傅立叶红外光谱（FT—IR）、拉曼光谱（Raman）、扫描电子显微镜（SEM）对所得产物进行了比较分析。结果表明：对Hummers法制备的氧化石墨烯还原,葡萄糖的还原效果比较好;通过热处理可有效地将氧化石墨烯的含氧官能团还原,是一种高效、可行的方法。     

碘化钾还原氧化石墨烯制备柔性石墨烯薄膜

采用酸性碘化钾（KI）溶液还原由真空抽滤得到氧化石墨烯薄膜制备得到了完整性良好的石墨烯薄膜。研究表明,体系中盐酸浓度和反应时间影响KI还原氧化石墨烯薄膜的效果。当采用盐酸浓度为ImolL-1。的50％KI溶液还原氧化石墨烯膜30min时,制得的石墨烯薄膜具有良好的柔韧性和较高的完整性。     

氧化石墨烯的化学还原研究进展

简要介绍了化学法还原氧化石墨烯的主要类型和机理,着重对比了几种常用化学还原法的还原效果,探讨了化学还原法的优缺点,包括还原能力、还原条件及还原机理等方面的内容.认为发挥多种还原剂或制备方法的优势,可以获得性能优异的石墨烯,最后展望了其未来的发展方向及其他潜在应用.     

水合肼还原氧化石墨烯的研究

通过改进的Hummers法制备氧化石墨,将获得的氧化石墨进行热剥离以及超声剥离得到双层甚至单层的氧化石墨烯片.然后采用化学还原-水合肼还原的方法去除氧化石墨烯所含的羧基COOH、羟基OH、羰基C=O和环氧基等化学基团.本实验着重研究了还原剂的用量和反应时间对各个化学基团的影响规律.     

氧化还原法制备石墨烯及其表征

采用改进的Hummers法氧化处理石墨粉制得氧化石墨,利用超声波作用将氧化石墨剥离,得到均匀分散的氧化石墨烯胶状悬浮液,然后在水合肼的还原作用下得到石墨烯。采用SEM、XRD以及Raman光谱对样品进行了形貌、结构以及谱学的表征分析。考察了还原过程中温度对还原效果的影响,以及中性条件下、碱性条件下水合肼用量对还原效果的影响。     

选择性还原氧化石墨烯(英文)

还原氧化石墨烯已被广泛用于制备基于石墨烯的材料。目前,还原处理方法均是尽可能地将氧化石墨烯中的功能团去除,恢复石墨烯的电子结构。由于氧化石墨烯中氧基功能团(如羟基、羧基及环氧基)不同的反应活性,氧化石墨烯是可能通过分步的方法进行还原。利用醇溶剂如乙醇、乙二醇、丙三醇还原氧化石墨烯,并采用不同分析手段对样品进行表征。结果发现,在一定条件下这些醇可选择性地还原氧化石墨烯。经这些醇的处理后,氧化石墨烯中环氧功能团被大部分去除,而其他的功能团如羟基和羧基仍被保留。这种选择性去除氧化石墨烯表面功能团的方法可利于有效地控制氧化石墨烯的还原程度、获得具有特定功能团的石墨烯衍生物,从而扩大这类材料的使用范围。     

化学还原氧化石墨烯制备高性能石墨烯自组装水凝胶

提出了一种以抗坏血酸钠为还原剂,通过化学还原氧化石墨烯制备高性能石墨烯自组装水凝胶的方法.用扫描电镜,流变及电导率测试,光电子能谱,X-射线晶体衍射和拉曼光谱等手段对该石墨烯水凝胶的结构与性能进行了表征.结果表明:化学还原氧化石墨烯对形成石墨烯水凝胶具有决定性作用.该石墨烯水凝胶具有优异的导电性(1 S·m-1),机械强度和电化学性能.在1 mol·L-1的硫酸电解质溶液中,通过1.2A·g-1恒电流允放电测试,石墨烯水凝胶电极的比电容高达240F·g-1.

Abstract：

Three-dimensional self-assembled graphene hydrogels (SGHs)have been fabricated by chemical reduction of graphene oxide (GO)with sodium ascorbate. The SGHs were characterized by scanning electron microscopy,rheological tests,electrical conductivity measurements,X-ray photoelectron spectroscopy,X-ray diffraction,and Raman spectroscopy. Results indicate that the reduction of GO promotes the assembly of graphene sheets. The SGHs are electrically conductive(1s·m-1)and mechanically strong and exhibit excellent electrochemical performance.In 1 mol·L-1 aqueous solution of H2SO4,the specific capacitance of SGHs was measured to be about 240F·g-1 at a discharge current density of 1.2·-1.     

L-半胱氨酸还原氧化石墨烯的研究

采用改进Hummers法合成氧化石墨,在水中超声分散获得氧化石墨烯水溶胶,并加入L-半胱氨酸于95℃进行回流反应后得到还原氧化石墨烯。采用X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪和热重-差热扫描仪等探讨氧化石墨烯还原前后的结构与性能变化。结果表明,L-半胱氨酸能有效还原氧化石墨烯,且还原后的氧化石墨烯在乙醇中有较好的分散性,其所制薄膜的导电率为500S/m。由此法制备的石墨烯有望广泛应用于电子、光电、电容器和传感器等器件中。     

氧化/还原氧化石墨烯基纳米复合材料的研究

综述了以氧化/还原氧化石墨烯为基体的纳米复合材料的最新研究成果和应用进展.对石墨烯的氧化和脱氧化机理进行了介绍;着重阐述了石墨烯与金属、金属化合物和导电聚合物的纳米复合,包括纳米复合材料的制备方法、主要性能及应用前景,并对类似纳米复合材料的性能进行了归纳;最后,结合我国目前的实际情况对以石墨烯为基体的纳米复合材料发展中所面临的机遇和挑战进行了总结和展望.     

紫外光照下快速还原氧化石墨烯直接转变成石墨烯的研究

在紫外光照和低浓度水合肼共同作用下,以氧化石墨烯(GO)为前驱物,在室温下短时间内直接快速还原制得了石墨烯。使用X射线衍射、拉曼光谱、紫外-可见光吸收和X射线光电子衍射等技术手段对样品进行了详细测试。结果表明:在0.5h内,GO转变为石墨烯的反应速率最快,氧含量从30.3%(原子数百分含量,下同)降低到18.3%,随后脱氧还原反应变得缓慢,甚至基本上停止进行。     

低温热处理对氧化石墨烯薄膜的影响

采用Hummers法合成氧化石墨并在水中超声分散获得氧化石墨烯水溶胶,通过真空辅助自组装法使氧化石墨烯片定向流动组装制得氧化石墨烯薄膜.进一步对氧化石墨烯薄膜进行真空低温热处理,并以傅市叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、拉曼光谱仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等进行表征分析.结果表明:低温热处理使氧化石墨烯薄膜具有导电...     

还原氧化石墨烯横向尺寸分布影响因素初探

化学还原剥离氧化石墨法制备的还原氧化石墨烯具有诸多优异性能,但所得还原氧化石墨烯横向尺度差异较大.利用化学还原法制备了还原氧化石墨烯,基于还原氧化石墨烯的AFM观测结果,初步统计分析了静置、磁力搅拌、离心和超声处理及它们的次序对还原氧化石墨烯横向尺寸分布的影响,结果表明后述3个步骤及次序是影响斑点状(横向尺寸＜100nm×100nm)和树叶状(横向尺寸＞500nm×500nm)还原氧化石墨烯横向尺寸分布的主要因素.     

Ni2CoS4/还原氧化石墨烯/多孔还原氧化石墨烯的制备及其在超级电容器中的应用

采用水热法制备Ni_2CoS_4活性材料,通过物理过程和水热反应将其与氧化石墨烯(GO)、水热多孔氧化石墨烯(HHGO)复合得到Ni_2CoS_4/还原氧化石墨烯/多孔还原氧化石墨烯(Ni_2CoS_4/RGO/HRGO)复合电极材料。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、循环伏安测试、恒流充放电测试和交流阻抗测试等,对复合材料的形貌结构、电化学性能进行了表征。研究结果表明:在1 A/g的电流密度下,其比电容为1 684 F/g,在5 A/g的电流密度下循环2 000次后,其比电容保持率为91.8%。Ni_2CoS_4/RGO/HRGO优良的电化学行为归因于这种复合结构使电解液对电极材料的润湿程度提高,进而提高了离子和电荷的传输速率,同时也缓解石墨烯、Ni_2CoS_4的团聚和循环过程中的体积变化。因此,Ni_2CoS_4/RGO/HRGO是一种有良好应用前景的高性能超级电容器电极材料。     

高速剪切辅助氧化还原法制备石墨烯

采用改进的Hummers法制备氧化石墨(GO),氧化石墨经高剪切分散乳化机高速剪切处理后进行超声波处理剥离得到氧化石墨烯,然后经水合肼还原得到石墨烯。利用激光粒度仪、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、热重分析仪(TGA)、激光拉曼光谱仪(Raman)和四探针测试仪等对氧化石墨和石墨烯的形貌及结构进行表征。将高剪切处理制备的石墨烯和未经高剪切处理制备的石墨烯进行对比,结果表明,高速剪切作用对氧化石墨的减薄和剥离有明显促进作用,有利于氧化石墨的还原,提高了石墨烯的制备效率和质量。     

还原氧化石墨烯在达克罗膜层中的应用

为了提高达克罗膜层的防腐蚀性能,采用共混法将氧化石墨烯(GO)分散液与达克罗处理液(dacromet)共混,在Q235钢表面制备含GO的达克罗涂层,通过高温热还原法得到还原氧化石墨烯(rGO)改性的达克罗膜层。采用热重分析和差热分析对氧化石墨烯的热性能进行了表征,使用扫描电镜(SEM)和交流阻抗技术(EIS)对改性达克罗膜层的表面形貌和电化学行为进行表征。结果表明:GO含氧官能团初期热裂解温度为162~260℃,含GO达克罗膜层经200℃高温固化后,膜层更致密;在质量分数为3.5%NaCl溶液中浸泡相同时间,含0.9%GO达克罗膜层经热处理后的阻抗值最大;260℃处理得到的rGO达克罗膜层的防护效果最佳;rGO可提高达克罗膜层的致密性及防腐蚀性能。     

等离子体制备的具有优异甲醇氧化电催化活性的Pt-Ni/N掺杂还原氧化石墨烯（英文）

贵金属铂是目前应用最广泛、最有效的催化剂之一,但其储量有限、价格昂贵、易中毒失去催化活性等缺点限制了它的应用。为了解决这些问题,研究人员提出了许多材料改进策略,如改变铂颗粒的大小和分布、控制铂的晶面、制造催化剂表面缺陷等以提高铂的利用率和催化活性。此外,铂基双金属催化剂也被证明是一种降低铂负载量非常有效的方法。基于双功能机理和电子效应,两种金属间存在协同作用,首先第二组分金属的存在可以使水在较低的电位下形成?OH中间体,从而更容易氧化和去除CO中间体。同时,电子从第二种金属转移到铂覆盖层,有效地降低了铂d带中心位置,减弱了铂与CO的相互作用,从而有效地增强了铂基双金属催化剂的抗中毒性。在常用的双金属催化剂中,PtNi催化剂因其成本低、催化活性高、稳定性好而受到广泛关注。此外,石墨烯作为一种独特的二维材料,由于其独特的电学性质、大的比表面积、良好的物理化学稳定性,是作为催化剂载体的理想材料。氮掺杂石墨烯是获得更好催化剂性能的有效途径。氮掺杂石墨烯可以有效改善材料的电子特性,并为催化剂颗粒的均匀分散提供更多锚定位点。更重要的是,氮掺杂石墨烯由于氮的引入增加了电子密度,从而加强了金属和载体之...     

氧化石墨烯的化学还原方法与机理研究进展

石墨烯物理性能优异,自被发现以来迅速引起了国内外研究者的广泛关注。石墨烯的批量生产是实现石墨烯材料应用的前提,由于氧化石墨烯具有丰富的含氧官能团,便于化学改性,生产成本低、可规模化生产,化学还原氧化石墨烯成为目前大批量制备石墨烯材料最常用的方法之一。至今已经有数十种化学还原氧化石墨烯的方法被报道,还原效果千差万别,还原机理也尚未定论。本文梳理了氧化石墨烯的主要化学还原方法,从关键反应基团的角度进行了归纳总结,论述了它们的优缺点;分析了多种氧化石墨烯的还原机理,提出氧化石墨烯化学还原的本质是羟基还原同时形成碳碳双键的过程。