石墨烯的制备方法及其应用特性

近3年来,石墨烯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轰动。引用大量最新的参考文献,介绍了石墨烯的研究现状,通过评述石墨烯的合成、功能化以及近期应用概况,展望了石墨烯的发展前景和研究方向,认为借鉴各种方法的优势,综合运用,可以制备单层、结构完整和高电导率的石墨烯,并进一步将其功能化,拓展其应用领域并已取得较大的进展,这一途径被认为是石墨烯规模化应用的战略起点。     

石墨烯的制备研究进展

近年来, 石墨烯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, 为石墨烯的基础研究和应用开发提供了原料保障. 本文大量引用近三年最新参考文献, 综述了石墨烯的制备方法: 物理方法(微机械剥离法、液相或气相直接剥离法)与化学法(化学气相沉积法、晶体外延生长法、氧化?还原法), 并详细介绍了石墨烯的各种修饰方法. 分析比较了各种方法的优缺点, 指出了石墨烯制备方法的发展趋势.     

卟啉衍生物功能化石墨烯材料的光电性能新进展

石墨烯是一种新型二维近似平面结构的碳纳米材料,具有非常卓越的光电性能,为更好地发挥其优异性能,对其表面功能化改性颇受人们关注。重点阐述了卟啉类衍生物对石墨烯的共价和非共价功能化修饰及通过共价和非共价方式构筑其纳米复合材料和此纳米材料在非线性光学和电化学传感器制备等应用中的最新研究进展,并展望了石墨烯卟啉杂化材料在相关领域里的应用。     

基于石墨烯电化学传感器的研究进展

石墨烯由于其独特的性质,在生物及化学检测中的应用日益增多,介绍了石墨烯和功能化石墨烯的性质,着重介绍了近几年基于石墨烯材料的电化学传感器的应用,如各种离子传感器、气体传感器和生物传感器的研究进展及在环境监测、医疗诊断、食品安全等方面的应用,并对石墨烯材料在电化学领域的发展方向和应用前景进行了展望。     

石墨烯功能化及在改性环氧树脂复合材料应用中的研究进展

石墨烯具有优异的机械性能及导热性能,将其与聚合物结合制成复合材料,是发挥石墨烯优异性能最可行的方法之一.然而,石墨烯在聚合物中分散时易团聚,石墨烯功能化是解决这一问题最常用的方法.基于以上背景,重点介绍了石墨烯与氧化石墨烯的功能化方法,包括共价功能化和非共价功能化.同时,阐述了功能化石墨烯在改性环氧树脂力学性能和导热性...     

石墨烯基气凝胶的制备及应用进展

石墨烯基气凝胶(GAs)不仅具有超高的比表面积和孔隙率、高导电性、高比热容、低密度,而且还有优异的力学性能、稳定的化学性质,在超级电容器、催化剂载体、吸波材料等方面有广阔的应用。针对石墨烯基气凝胶的制备方法(如模板法、自组装法、3D打印法、溶胶-凝胶法等),以及在环境净化、能源及催化等领域的应用和GAs的发展前景进行了综述。     

石墨烯基复合光催化材料在水处理领域的应用进展

对石墨烯基复合光催化材料的研究动态和研究成果进行了综述,分析了石墨烯基复合光催化材料的种类及其在水处理领域的应用,展望了石墨烯基复合光催化材料今后的应用方向。     

石墨烯及MXenes在氢气传感器中的应用研究进展

随着石油、煤炭和天然气等化石能源的枯竭,氢能在工业生产和交通运输等方面展现了愈加关键的作用。氢能产业对储氢装置在生产、储运、加注和使用全链条过程中提出了“耐高压、高密封及燃爆安全”等性能的全面要求,高灵敏、快速响应、高选择性和高稳定性的氢气传感器是保障氢能系统安全的重要检测装备。高性能氢气传感器成功制备与应用的关键是研发新型的氢敏材料。石墨烯和MXenes是极具代表性的二维平面纳米材料,不仅具有超高的电学和力学性能,而且易于进行功能化修饰且不影响其固有性能,因此在氢气传感领域具有极大的应用潜力。本文综述了石墨烯和MXenes的基本结构、类型和合成方法,总结了其在氢气传感器中的应用研究进展,指出了存在的问题并提出了解决方案,还对氢气传感器未来的研究方向进行了展望。     

石墨烯修饰电极及其应用研究进展

综述了石墨烯修饰电极在电化学生物传感器研究中的最新进展.主要介绍了共价和非共价功能化石墨烯的方法,以及基于石墨烯修饰电极的电化学生物传感器在几种常见检测底物中的应用研究进展.最后对石墨烯修饰电极今后的研究方向进行了展望.     

电场作用下扶手椅型石墨烯纳米带的第一原理计算

本文采用密度泛函理论,研究了边缘氧化扶手椅型石墨烯纳米带(AGNRs)的电子结构和相对稳定性.结果表明,边缘氧化的AGNRs要比边缘氢化的纳米带稳定.由于氧原子比碳原子具有较大的电负性,边缘氧化AG-NRs表现出金属性能带结构.此外,氧饱和AGNRs比氢饱和AGNRs对电场作用更为敏感,这将有助于在带隙工程中实现其电子结构剪裁.     

石墨烯的制备及其在能源方面的应用研究进展

近年来,石墨烯以其独特的二维结构和许多优异的性能吸引了物理、化学、材料等领域科学家的关注,并得到了多方面研究。至今,石墨烯的制备方法有多种,其研究取得了一定的进展,为石墨烯的理论研究和实践应用奠定了基础。本文综述了石墨烯的制备方法(固相法、液相法和气相法)及其在能源方面的应用研究现状,并比较了各种方法的优缺点。最后,对石墨烯的未来发展作了展望。     

石墨烯在太阳能电池中的应用

近年来, 石墨烯以其独特的结构和优异的材料性能而广泛应用于物理、化学及材料学等领域. 其中被寄予厚望的应用之一是高光电转换效率的新一代太阳能电池. 本文综述了石墨烯应用于太阳能电池领域的发展现状, 包括石墨烯应用于太阳能电池透光导电极、工作电极以及电池中电子受体材料等方面, 并指出了其今后的发展趋势.     

Controllable Synthesis of Doped Graphene and Its Applications

Graphene is a wonder material with the ultimate smallest thickness that is readily accessible to various approaches for engineering its excellent properties. Graphene doping is an efficient way to tailor its electric properties and expand its applications. This topic covers wide research fields and has been developing rapidly. This article presents a broad and comprehensive overview of the developments in the preparation and applications of doped graphene including doping methods, doping levels, doping effect and types of heteroatoms. Very recent advances are also presented. In addition, existing problems in terms of achieving greater control over and further developments of doped graphene are also discussed.     

Shock Exfoliation of Graphene Fluoride in Microwave

An unprecedented microwave‐based strategy is developed to facilitate solid‐phase, instantaneous delamination and decomposition of graphite fluoride (GF) into few‐layer, partially fluorinated graphene. The shock reaction occurs (and completes in few seconds) under microwave irradiation upon exposing GF to either “microwave‐induced plasma” generated in vacuum or “catalyst effect” caused by intense sparking of graphite at ambient conditions. A detailed analysis of the structural and compositional transformations in these processes indicates that the GF experiences considerable exfoliation and defluorination, during which sp²‐bonded carbon is partially recovered despite significant structural defects being introduced. The exfoliated fluorinated graphene shows excellent electrochemical performance as anode materials in potassium ion batteries and as catalysts for the conversion of O₂ to H₂O₂. This simple and scalable method requires minimal energy input and does not involve the use of other chemicals, which is attractive for extensive research in fluorine‐containing graphene and its derivatives in laboratories and industrial applications.     

聚焦石墨烯宏观体的制备技术和应用前景:一维、二维、三维组装结构

独特的二维结构和优异的理化性能使得石墨烯迅速成为物理、化学以及材料等领域的研究热点。近年来,由二维结构的石墨烯组装形成的石墨烯宏观体材料,因具有本征石墨烯固有的理化性能又具有较大实际比表面积、连通的纳米通道以及良好的力学性能,使其在光学器件、电子器件以及环境治理等领域备受关注。结合当前研究热点,主要概述了石墨烯宏观体的制备及其在超级电容器、光电器件以及环境修复与治理等领域中的应用,简要地评述了石墨烯宏观体材料在制备及应用中面临的挑战,初步指出了未来石墨烯宏观体的发展趋势。     

石墨烯纳米复合材料在光催化应用中的研究进展

石墨烯即"单层石墨片",是近年来人们发现和合成的具有独特的单原子层、二维晶体结构的纳米材料.利用石墨烯与半导体材料复合以提高光催化活性,已成为新型光催化研究的热点之一.对石墨烯及其应用进行了简单的叙述,重点报道了石墨烯在光催化制氢、光催化降解和光电转换应用方面的研究动态,以及用不同方法合成的石墨烯光催化复合材料,为以后石墨烯与其他材料的复合提供了实验依据.     

三维石墨烯复合材料的制备及其在超级电容器领域的研究现状

三维石墨烯具有独特的三维多孔结构,不仅增加了与电解液的接触面积,同时为固定在其表面的活性物质提供了快速的电子传输通道,有效地提高了超级电容器的电化学性能,使其被认为是最有前景的超级电容器电极材料。综述了目前获得多孔结构、大比表面积、优异导电性和良好力学性能的三维石墨烯的方法,并简述了其复合材料在超级电容器领域的应用现状。     

Graphene Oxide Liquid Crystals: Discovery,Evolution and Applications

The discovery and relevant research progress in graphene oxide liquid crystals (GOLCs), the latest class of 2D nanomaterials exhibiting colloidal liquid crystallinity arising from the intrinsic disc‐like shape anisotropy, is highlighted. GOLC has conferred a versatile platform for the development of novel properties and applications based on the facile controllability of molecular scale alignment. The first part of this review offers a brief introduction to LCs, including the theoretical background. Particular attention has been paid to the different types of LC phases that have been reported thus far, such as nematic, lamellar and chiral phases. Several key parameters governing the ultimate stability of GOLC behavior, including pH and ionic strength of aqueous dispersions are highlighted. In a relatively short span of time since its discovery, GOLCs have proved their remarkable potential in a broad spectrum of applications, including highly oriented wet‐spun fibers, self‐assembled nanocomposites, and architectures for energy storage devices. The second part of this review is devoted to an exclusive overview of the relevant applications. Finally, an outlook is provided into this newly emerging research field, where two well established scientific communities for carbon nanomaterials and liquid crystals are ideally merged.