石墨烯制备及应用研究进展

石墨烯是近几年发展起来的一种非常有潜力的新型碳材料,具有优异的物理和化学性能,在物理、化学、电子器件、能源以及材料等领域具有广泛的应用。综述了目前制备石墨烯的几种方法:机械剥离法、氧化还原法、液相剥离法、电化学剥离法、超临界流体剥离法、化学气相沉积法和外延生长法等,对比了各种制备方法的优缺点,分析了石墨烯制备方法的发展趋势,并对石墨烯行业的应用前景与发展趋势进行了展望。     

石墨烯的制备及其应用研究进展

石墨烯具有独特的二维原子晶体结构以及众多优异性能,如高机械强度、高载流子迁移率、高光学透明性等,这些优异的力学、电学和光学等特性使得石墨烯成为化学、物理学和材料学等领域的研究热点。结合近几年国内外研究现状,综述了机械剥离法、化学剥离法和化学气相沉积法等3种制备石墨烯的方法,并分析了各种方法的优点和不足之处。介绍了石墨烯的应用研究进展,并对其未来的发展进行了展望。     

聚丙烯/石墨烯复合材料的制备及性能研究进展

介绍了几种石墨烯的制备方法,包括微机械剥离法、液相或气相直接剥离法（物理方法）,化学气相沉积法、碳纳米管剖开法、外延生长法、还原氧化石墨法（化学方法）,并阐述了这几种方法的优缺点。其次总结了聚丙烯/石墨烯纳米复合材料的制备方法,重点讨论了石墨烯对不同方法制备的复合材料电学、力学、热学、结晶及流变性能的影响,最后展望了石墨烯在聚丙烯材料改性中所面临的问题及其聚丙烯/石墨烯复合材料的应用前景。     

石墨烯制备方法的研究进展

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。本文总结了一些石墨烯的制备方法,如微机械剥离法、液相或气相直接剥离法、化学气相沉积法和氧化石墨还原法等,并简单分析了各类制备方法的优缺点。     

石墨烯及其复合材料的制备

石墨烯是目前材料科学研究的热门课题,本文介绍了石墨烯的主要制备方法。例如机械剥离法、外延生长法、氧化还原法和化学气相沉积法等,并对各个方法的优缺点做了介绍。随后进一步介绍了石墨烯复合材料的制备,最后对石墨烯及其复合材料的制备做了总结和展望。     

石墨烯的制备方法及其性能研究

石墨烯是近几年发展起来的非常有潜力的一种新型碳材料,其厚度只有0.335nm,具有优异的物理和化学性能,引起了科学家们的广泛关注。近来石墨烯制备方法的研究取得了很大的发展,出现了许多关于石墨烯制备的新工艺。大量引用近几年的参考文献,综述了石墨烯的结构和性能并介绍了一些制备方法,主要包括机械剥离法、化学气相沉积法、氧化-还原法以及液相分散法等。旨在针对石墨烯的制备工艺,分析比较了各种制备方法的优缺点,并对未来应用领域的发展趋势进行了展望。     

石墨剥离制备石墨烯的研究进展

石墨烯是一种具有二维平面结构的碳纳米材料,特殊的结构决定了它具有许多优异的物化性能。近年来,人们在以石墨为原料制备石墨烯方面取得了积极的进展,为石墨烯的基础研究和下游应用开发提供了原料保障。以石墨为原料制备石墨烯是最为经济简单的方法。本文对近3年来以石墨为原料制备石墨烯的6种方法(化学氧化-还原法、溶剂热法、液相剥离法、电化学剥离法、球磨法以及超临界流体剥离法)作了综述并讨论了各方法的优缺点。     

浅谈石墨烯的制备及应用

石墨烯被称为未来之材料。本文从石墨烯的结构特性与性能为切入点,分别介绍了机械剥离法、化学气相沉积法、外延生长法、氧化还原法制备石墨烯最新研究进展,及其在复合材料、储能应用、传感器等方面的应用,并对石墨烯未来的发展趋势及应用前景进行了展望。     

石墨烯掺杂聚丙烯复合材料的制备、性能及应用研究进展

综述了石墨烯及其掺杂聚丙烯(PP)复合材料的常见制备方法。机械剥离法制备效率低,适合实验室发现性制备;化学气相沉积法对设备要求苛刻、成本高,只适合实验室制备或特殊条件使用的定向制备;化学剥离法和碳纳米管剖开法不适合大规模工业化生产;氧化石墨烯还原法是工业化生产石墨烯的最有效方法;熔融共混法有望成为PP/石墨烯复合材料的工业化制备方法。简要说明了工业化生产PP/石墨烯复合材料的力学、电学、热学性能及其应用领域,最后,展望了PP/石墨烯复合材料的发展前景。     

氮化硼纳米片的制备及其应用研究进展

近些年,氮化硼纳米片越来越受到人们的重视。与石墨烯相比,氮化硼纳米片具有耐高温、宽带隙以及更好的抗氧化性等优异的性能。这些优异的力学、电学和光学等性质使氮化硼纳米片在某些领域比石墨烯具有更好的应用前景。结合近几年国内外研究现状,综述了机械剥离法、化学气相沉积法和液相插层剥离法等3种制备氮化硼纳米片的方法,并分析了各种方法的优点和不足之处。介绍了氮化硼纳米片的应用研究进展,并对其未来的发展做了展望。     

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/导电聚合物复合防腐蚀材料制备及应用研究进展

石墨烯/导电聚合物复合材料不仅具有石墨烯优异的屏蔽性能和导电聚合物良好的氧化还原特性,还能协同发挥二者的功能,在金属防腐蚀领域有着巨大的应用潜力。本文综述了石墨烯/导电聚合物复合防腐蚀材料的制备方法,包括电化学方法、化学氧化法、分散液混合法和化学气相沉积法（CVD）;并全面总结了石墨烯/导电聚合物复合材料在防腐蚀涂层中的应用及性能。制备的石墨烯/导电聚合物复合材料可以通过电化学方法、溶剂挥发法制成石墨烯/导电聚合物防腐蚀薄膜涂层,还可以混入成膜物树脂中制备树脂复合防护涂层。讨论了石墨烯/导电聚合物在制备过程、薄膜涂层和树脂复合涂层应用中的优势与不足,提出了构建结构可控、综合性能好的复合防腐涂层是石墨烯/导电聚合物复合防腐蚀材料的未来主要发展趋势。     

The reduction of graphene oxide

Graphene has attracted great interest for its excellent mechanical, electrical, thermal and optical properties. It can be produced by micro-mechanical exfoliation of highly ordered pyrolytic graphite, epitaxial growth, chemical vapor deposition, and the reduction of graphene oxide (GO). The first three methods can produce graphene with a relatively perfect structure and excellent properties, while in comparison, GO has two important characteristics: (1) it can be produced using inexpensive graphite as raw material by cost-effective chemical methods with a high yield, and (2) it is highly hydrophilic and can form stable aqueous colloids to facilitate the assembly of macroscopic structures by simple and cheap solution processes, both of which are important to the large-scale uses of graphene. A key topic in the research and applications of GO is the reduction, which partly restores the structure and properties of graphene. Different reduction processes result in different properties of reduced GO (rGO), which in turn affect the final performance of materials or devices composed of rGO. In this contribution, we review the state-of-art status of the reduction of GO on both techniques and mechanisms. The development in this field will speed the applications of graphene.     

碳纤维多尺度增强体的研究进展

介绍了碳纳米管、石墨烯、碳纳米纤维等碳纳米材料修饰的碳纤维多尺度增强体的构筑方法（化学气相沉积法、化学接枝法、电化学沉积法、上浆剂复合法和“grafting to”法）及其对复合材料界面力学性能的影响机理.针对碳纤维多尺度增强体的优势和不足,指出需通过界面设计进一步提高碳纤维与碳纳米材料之间的作用强度,氧化石墨烯/碳纤维复合增强体及其对复合材料性能的增强机制是下一步研究的焦点,连续生产碳纤维多尺度增强体也将成为重要的发展方向.     

The synthesis of graphene nanowalls on a diamond film on a silicon substrate by direct-current plasma chemical vapor deposition

Graphene nanowalls have been synthesized on diamond by direct-current plasma enhanced chemical vapor deposition (CVD) on silicon substrates pre-seeded with diamond nanoparticles in gas mixtures of methane and hydrogen. Switching from diamond CVD to graphene CVD is done by increasing the methane concentration and decreasing the plasma power without breaking the vacuum. Graphene nanowalls stand on the CVD diamond film to form a 3-dimensional network. Scanning electron microscopy, high-resolution transmission electron microscopy, UV and visible Raman scattering and electrochemical cyclic voltammetry measurements are used to characterize the multi-layer turbostratic graphitic carbon nanostructure and demonstrate its electrochemical durability with a low background current in a wide electrochemical potential window.     

Three-dimensional graphene architectures

Graphene has been widely explored for applications in electronics, sensors, actuators, catalysis and bio- or energy related systems. For these purposes, graphene materials usually have to be fabricated or assembled into desired micro-/nano-architectures for tuning and/or controlling their electrical, optical, mechanical, chemical or electrochemical properties. In this feature article, we review recent achievements in the studies of three-dimensional (3D) graphene architectures. The methodology for preparing these 3D graphene micro-/nano-architectures and their potential applications have been summarized.     

Evaluation of Graphene/WO<Subscript>3</Subscript> and Graphene/CeO<Subscript><Emphasis Type="Italic">x</Emphasis></Subscript> Structures as Electrodes for Supercapacitor Applications

The combination of graphene with transition metal oxides can result in very promising hybrid materials for use in energy storage applications thanks to its intriguing properties, i.e., highly tunable surface area, outstanding electrical conductivity, good chemical stability, and excellent mechanical behavior. In the present work, we evaluate the performance of graphene/metal oxide (WO₃ and CeO _x ) layered structures as potential electrodes in supercapacitor applications. Graphene layers were grown by chemical vapor deposition (CVD) on copper substrates. Single and layer-by-layer graphene stacks were fabricated combining graphene transfer techniques and metal oxides grown by magnetron sputtering. The electrochemical properties of the samples were analyzed and the results suggest an improvement in the performance of the device with the increase in the number of graphene layers. Furthermore, deposition of transition metal oxides within the stack of graphene layers further improves the areal capacitance of the device up to 4.55 mF/cm², for the case of a three-layer stack. Such high values are interpreted as a result of the copper oxide grown between the copper substrate and the graphene layer. The electrodes present good stability for the first 850 cycles before degradation.     

石墨烯在水泥基材料中的作用机制研究综述

石墨烯具有优异的力学强度、阻隔性以及超大比表面积,通过对其进行物理或化学分散处理,能够制备高性能石墨烯水泥基复合材料。石墨烯通过调控水泥水化反应、改善孔隙结构以及界面结合等方式,可以改善水泥基材料的力学强度和耐久性能,在水泥基复合材料领域展现出巨大的应用潜力。本文综述了石墨烯水泥基复合材料的研究进展,总结了石墨烯在水泥基复合材料中的分散工艺和应用效果。同时,讨论了石墨烯的作用机理,并展望了石墨烯水泥基复合材料的发展趋势。     

石墨烯、3D石墨烯及其复合材料的研究进展

石墨烯是由单层碳原子紧密堆叠而成的蜂窝状材料,具有比表面积大、传热性能好、导电能力强等优点,普遍应用于各个领域。但由于石墨烯使用过程中易团聚,导致其应用领域受限。石墨烯组装而成的3D石墨烯拥有更大的活性表面积等特性,近年来引发密切关注。与此同时,石墨烯、3D石墨烯改性成为当前探究的焦点。本文在介绍石墨烯、3D石墨烯的结构、性能及石墨烯制备的基础上,总结了3种复合材料的主要制备途径,并且分析了其合成方法的利弊。重点探讨了它们在锂离子电池、燃料电池的电化学催化剂及传感器中的应用,简述了复合材料优良性能产生的机理。提出在掺杂改性中应注意各元素掺杂量、掺杂比例、掺杂位点的确定等问题。最后指出了石墨烯、3D石墨烯及其复合材料的制备还面临不稳定、无法大规模生产、导电率低的瓶颈并对其在固态金属锂电池、透明电池、吸附材料等领域的发展前景做了展望。