氧化石墨烯的制备、结构控制与应用

石墨烯具有卓越的力学、电学、热学和阻隔性能,但疏水性、生物不相容性等缺点限制了其在诸多方面的应用。氧化石墨烯（GO）为石墨烯的衍生物,是一种新型的碳材料,边缘处具有羧酸官能团并且其表面含有羟基和环氧基团,具有良好的分散性、双亲性、生物相容性等性能,被视当代最具有发展前景的碳材料之一。本文简述了氧化石墨烯的结构模型、制备方法和官能团可控氧化石墨烯的制备,介绍了氧化石墨烯的性能和的应用进展,分析了氧化石墨烯在制备和应用方面的一些不足。最后,阐述了石墨烯未来面临的挑战以及潜在的发展前景。     

石墨烯材料的制备方法和中国石墨烯产业现状

通过综述几种常见的石墨烯制备方法,对微机械剥离法、外延生长法、化学气相合成法和氧化还原法的优缺点进行了对比。在比较制备方法的基础上分析了石墨烯粉体材料和薄膜材料的应用领域,并概括了当前中国石墨烯的产业现状,总结了产业发展的瓶颈。     

国际石墨烯制备技术研究热点和前沿态势分析

石墨烯的应用前景使其备受重视,现有制备方法得到的石墨烯产品差强人意,为突破石墨烯产业化瓶颈,从材料制备入手,分析其制备技术研发态势,创新制备技术十分必要。以WOS数据库中2006～2017年石墨烯制备技术相关文献为研究对象,从信息计量学角度,利用可视化软件CiteSpaceⅢ,结合石墨烯产业化现状从时间分布、研究热点和前沿方面进行计量和可视化对比分析。结果发现,石墨烯制备技术还处于成长阶段,纳米复合材料、氧化石墨烯和碳纳米管复合材料的制备为研发热点,研究前沿为大面积制备墨烯基薄膜、膨胀石墨和功能化石墨烯的制备。     

电加热石墨烯薄膜材料的制备及应用研究进展

介绍了制备低缺陷的电加热石墨烯薄膜材料的几种方法,以及由不同方法得到的石墨烯材料在制备成膜时所采用的不同的成膜技术及其应用,并且分析了不同的方法在大批量制备过程中亟待解决的问题。指出在考虑到低成本大批量制备高性能的电加热石墨烯薄膜材料时,超临界流体剥离法是一种环保无VOC的制备方法,将得到的石墨烯制成浆料可以突破基底的限制而被广泛应用。     

金刚石上石墨烯的自组织生长

正如何在绝缘衬底上形成大面积高质量的石墨烯还是个难题。所以,不论是探索制备石墨烯的新方法,还是寻找合适的生长石墨烯的基底材料,以便将石墨烯新奇的物理性质在室温下呈现出来,都是石墨烯基础研究与器件应用方面所亟待解决的问题。金刚石是集众多优异性能于一身的绝缘材料,如果石墨烯能够制备在金刚石衬底上,相比于其他衬底材料,有利于在室温下呈现出石墨烯特殊的机械,导热、电学和光学等性     

多孔石墨烯材料的制备研究进展

多孔石墨烯材料结合了多孔材料与石墨烯的优点,因其比表面积大、孔结构独特、组成多样、导电性能优异等特点,逐渐成为了石墨烯材料领域的研究热点。因此,为了实现大规模合成高性能的多孔石墨烯材料,本文阐述了多孔石墨烯的制备原理并对多孔石墨烯材料的典型制备方法进行了总结,讨论了各种制备方法存在的优缺点,以及多孔石墨烯材料具备的优势与不足。基于现有的多孔石墨烯制备技术以及对未来发展需求的展望,多孔石墨烯材料的制备及调控将达到分子水平,并且将展现更加巨大的应用潜力。     

自清洁膜材料研究进展

以自清洁材料在光伏行业应用为例,综述了太阳能电池玻璃自清洁常用膜材料纳米二氧化硅和纳米二氧化钛应用发展历程、原理及存在的主要问题;分析了纳米二氧化钛自清洁膜材料难以商业化应用的主要原因;结合笔者相关研究工作,介绍了纳米石墨烯自清洁材料研究开发进展,建议加强纳米石墨烯在光伏、纺织、污水处理等行业的自清洁膜材料的应用研究;认为纳米石墨烯是促进自清洁技术升级换代的黑材料,随着纳米石墨烯复合材料的制备方法和技术不断更新,纳米石墨烯必将被更广泛地应用到自清洁领域中。     

石墨烯的制备及其负载催化剂的应用研究

石墨烯是一种具有二维平面结构的新型碳纳米材料,以其独特的结构和优异的性能,在化学、物理和材料学界引起了广泛的研究兴趣。人们已经在石墨烯的制备方面取得了积极的进展,为石墨烯的研究和应用开发提供了原料保障。文章综述了石墨烯的制备方法和在化学领域中的应用,分析了石墨烯真正走向应用领域需要解决的问题,并对石墨烯的未来发展前景进行了展望。     

石墨烯改性高分子材料进展

主要阐述了石墨烯的制备和改性方法、石墨烯改性高分子材料目前研究发展的情况以及石墨烯基材料在不同领域的应用,展望了石墨烯改性高分子材料的发展前景。     

钯/石墨烯复合材料的制备及其性能表征

石墨烯常被用于储能器件的电极材料,然而采用化学方法制备的石墨烯其实际应用性能远低于其理论值。有鉴于此,本文提出了利用惰性金属钯纳米材料解决石墨烯实际应用中存在的电导率差和易产生团聚的问题。制备的钯/石墨烯复合材料具有优异的导电性能,比单一石墨烯材料具有更高的电导率,这表明金属钯纳米颗粒显著改善石墨烯片层间的堆叠团聚以及结构缺陷问题。此外,研究了金属钯纳米颗粒对于钯/石墨烯复合电极材料功率密度的影响。     

石墨烯的制备及其负载催化剂的应用研究进展

石墨烯是一种具有二维平面结构的新型碳纳米材料,其特殊的单原子层结构使其具有独特的理化性质。石墨烯具有多种形貌和结构,其形貌和结构与优异的物理和化学性质息息相关,因此,有关石墨烯的制备和应用研究已成为研究的前沿和热点之一。综述了石墨烯的制备方法、功能化方法以及在化学领域中的应用。重点阐述石墨烯应用于化学修饰电极、化学电源和催化剂载体以及气体传感器等方面的研究进展,并对石墨烯在相关领域的应用前景作了展望。     

氧化石墨烯改性吸水树脂的制备及应用

氧化石墨烯改性吸水树脂综合了氧化石墨烯和吸水树脂的优势,在水处理吸附、药物缓释、组织工程等领域有广阔的应用前景。目前有关氧化石墨烯改性吸水树脂的制备方法、性能及应用缺少相关的综述。因此,本文主要分四部分来综述近几年氧化石墨烯改性吸水树脂的研究进展。第一部分简要介绍了氧化石墨烯的结构特性及作为吸水树脂改性剂的特点;第二部分主要综述了氧化石墨烯改性吸水树脂的主要聚合工艺;第三部分主要介绍了氧化石墨烯对吸水树脂微观结构和宏观性能的影响;最后,介绍了氧化石墨烯改性吸水树脂在废水处理、缓解“热岛效应”、柔性器件及医用材料等领域的应用,并分析了其存在的问题,为后续开展氧化石墨烯改性吸水树脂的相关研究及应用提供了参考。     

聚合物基氧化石墨烯纳米复合材料研究进展

氧化石墨烯作为石墨烯的重要衍生物,原料来源广泛,制备过程简单,成本低廉,具有优异力学性能、耐磨性能以及吸附性能等,其还原产物具有优良的导电性能和导热性能等,是聚合物基纳米复合材料的理想填料。近年来,随着复合材料制备方法的不断革新,聚合物基氧化石墨烯纳米复合材料得到了快速发展,并在储能、阻燃等领域实现了规模化应用,有助于引领聚合物基氧化石墨烯纳米复合材料相关产品的进一步开发和应用。本文系统介绍了氧化石墨烯的改性方法,综述了聚合物基氧化石墨烯纳米复合材料的研究进展,展望了聚合物基氧化石墨烯纳米复合材料的发展前景。     

石墨烯的电化学制备及其在储能领域的应用

石墨烯自发现以来,因其具有一系列优异的物理和化学性质,得到人们的广泛关注。如何实现石墨烯高质量、低成本、规模化的制备,是人们研究的重要方向之一。电化学方法制备石墨烯具有简单、经济、环境友好等优点,有望实现高质量石墨烯的大批量生产。石墨烯良好的电化学性能,使其在储能领域有很好的应用前景。重点介绍了近几年电化学制备石墨烯的方法、原理及研究进展等,并对石墨烯在储能领域的应用进行综述。     

石墨烯的制备及应用发展方向概述

石墨烯因其优异的物理化学特性,在能量存储、光电通信、航空航天等领域具有极大的潜在应用价值,近年来受到科研工作者和企业的广泛关注,而石墨烯的规模化制备成为研究热点之一。综述了石墨烯制备方法及应用的研究进展,包括石墨的自上而下剥离(top-down)和基体上自下而上的生长(bottom-up)两大类制备方法,重点介绍了石墨烯在锂离子电池和超级电容器中的应用,总结出两类石墨烯制备方法的优缺点并分析了石墨烯的应用前景,展望了石墨烯的制备方法和应用的发展趋势。     

石墨烯导电油墨的研究进展

石墨烯因具备着超高的电荷迁移率,近年来在导电油墨领域备受关注,它赋予了石墨烯导电油墨优异的导电性能、耐腐蚀性以及耐候性等优点。本文通过查阅文献的方式,简要介绍了导电相石墨烯的制备方法及导电油墨的导电机理,着重介绍了石墨烯导电油墨的制备工艺,其中包含氧化还原法、机械剥离法、液相剥离法等制备工艺。综述了石墨烯导电油墨在能源、电子器件、功能传感器方面的应用。提出了石墨烯导电油墨未来研究的关键性问题,如石墨烯导电油墨分散稳定性问题、配方环保问题、氧化石墨烯（GO）导电油墨的还原技术问题等。最后提出,石墨烯导电油墨应朝着低成本、绿色化、产业化的方向发展。     

煤基石墨烯及复合材料在储能领域的应用

石墨烯及复合材料具有比表面积大、电导率高、导热性能和力学性能良好等优点,在电极材料、传感器、储氢材料等领域具有广泛的应用。但以高碳含量的天然资源煤为前体制备煤基石墨烯及复合材料达到煤炭清洁高效利用的研究目前报道有限,尤其是将其作为电极材料应用到储能领域的研究较少。本文重点总结了以不同煤质及衍生物为原料构建不同形貌和结构的煤基石墨烯及复合材料的方法以及存在的问题,详细介绍了煤基石墨烯及复合材料在储能领域,尤其是超级电容器、锂离子电池及钠离子电池领域的应用研究现状,最后提出了当前煤基石墨烯及复合材料的主要研究方向。该综述旨在为煤基新型石墨烯及复合材料的制备开发以及在储能领域的应用提供一定的思路。     

氧化石墨烯的制备及形成机理研究

氧化石墨烯(GO)作为一种石墨烯衍生物,结构中含有大量羟基、环氧基、羧基和羰基等含氧官能团,使其易与其他物质通过相互作用复合,从而提高和拓宽传统材料的性能及应用。GO的结构和尺寸等性质会受石墨氧化过程中制备方法、石墨来源、氧化剂种类、反应条件等因素的影响。针对GO的制备、形成机理、结构控制等方面的研究逐渐引起科研工作者的重视。该文综述近几年有关GO的制备、方法改进、制备过程中涉及到的化学反应和形成机理以及GO结构影响其宏观性能和应用的研究进展,指出确定GO的形成机理和精确控制GO的结构是制约其应用的关键,从工业化生产和可持续性发展的角度对要拓宽和实现GO的应用存在的问题及研究方向进行了总结和展望。     

聚合物/石墨烯复合材料制备与性能研究进展

首先综述了聚合物/石墨烯复合材料的制备方法,重点介绍了两种近些年新开发的制备方法;之后综述了聚合物/石墨烯复合材料的结构设计与性能;最后对聚合物/石墨烯复合材料的研究前景进行了展望。     

Graphene: nanoscale processing and recent applications

One of the most interesting features of graphene is the rich physics set up by the various nanostructures it may adopt. The planar structure of graphene makes this material ideal for patterning at the nanoscale. The breathtakingly fast evolution of research on graphene growth and preparation methods has made possible the preparation of samples with arbitrary sizes. Available sample production techniques, combined with the right patterning tools, can be used to tailor the graphene sheet into functional nanostructures, even whole electronic circuits. This paper is a review of the existing graphene patterning techniques and potential applications of related lithographic methods.