石墨烯基复合材料的三维组装与应用研究进展

三维石墨烯结构体不仅继承了二维石墨烯片完美的碳晶体结构,还展现出超低的密度、极高的孔隙率和较大的比表面积等特点,具有导电、导热、吸附等优异性能,是近年来石墨烯功能材料中的一颗新星。目前,石墨烯与聚合物、无机纳米材料组装成三维结构复合材料的研究已经取得了实质性进展,研究者通过丰富的化学和物理路径实现了石墨烯与功能组分的三维有序组装,并赋予该材料奇特的结构特点和性能优势。这些特性使材料在能量储存、环境保护、传感器等研究领域表现出不错的应用前景。根据当前研究热点,综述了石墨烯基复合材料的三维组装与应用的研究进展,包括三维石墨烯/聚合物复合材料与三维石墨烯/无机纳米复合材料两种体系。重点总结了两种体系的三维组装方法,并分析了复合材料中石墨烯与功能组分的结构特点,简要概括了当前三维石墨烯基复合材料在环境保护、超级电容器等不同领域的应用进展,并对三维石墨烯基复合材料的三维结构设计与多样化应用进行了展望。     

石墨烯三维宏观体的构筑及石墨烯基复合材料对水体中常见污染物的去除研究进展

系统总结了石墨烯基三维宏观体材料的几种构筑方法,综述了石墨烯基复合材料在染料、重金属离子、油类和有机溶剂等水体常见污染物中的研究进展。石墨烯基复合材料的稳定性能、高效、再生、成本及其在水处理领域的实际应用仍然是今后研究的重点。     

石墨烯基纳米复合材料在光解水产氢中的应用

综述了石墨烯基纳米复合材料在光解水产氢中的原理、研究现状,包括石墨烯基衍生物氧化石墨在光解水中的应用,石墨烯基二元复合材料在光解水中的应用以及石墨烯基三元复合材料在光解水方面的应用等,最后分析了石墨烯基纳米复合材料的研究和开发所面临的问题以及发展趋势。     

石墨烯/TiO2基三元复合材料的制备及应用研究进展

石墨烯/TiO_2基三元复合材料具有优异的物理、化学性质,相较于石墨烯/TiO_2二元复合物,三元复合材料具有更优异的电化学性能和光催化活性。综述了石墨烯/TiO_2/金属单质、石墨烯/TiO_2/金属氧化物、石墨烯/TiO_2/金属硫化物复合材料的制备方法,介绍了这些复合材料在锂离子电池、染料敏化太阳能电池、光催化等领域的应用,并对石墨烯/TiO_2基三元复合材料的合成与应用进行了展望。     

石墨烯及其复合材料作为锂离子电池负极材料的研究进展

石墨烯作为一种锂离子电池负极材料表现出优异的电化学性能。本文介绍了石墨烯负极材料、金属/石墨烯复合材料、金属氧化物/石墨烯复合材料和其他石墨烯复合材料的研究现状,阐述了石墨烯作为负极材料的优越性,展望了石墨烯及其复合复合材料在锂离子电池负极材料中的应用前景。     

3D-石墨烯及其聚苯胺复合材料在超级电容器中的研究进展

聚苯胺制备工艺简单,价格低廉,结构稳定,理论比容量大,掺杂过程简单,具备掺杂和反掺杂的性能,但循环稳定性差,将其与石墨烯复合,利用二者的协同作用能够更好地提高电容性能。与二维石墨烯相比,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,同时提供了快速的电子传输通道,而且其独特的网状结构可减少聚苯胺在复合材料中的团聚使其在超级电容器方面表现出良好的潜力。介绍了三维石墨烯的制备方法,主要包括自组装法和模板导向法;综述了三维石墨烯/聚苯胺复合材料以及掺杂改进的三维石墨烯/聚苯胺复合材料的制备方法及其电化学性能在超级电容器中的研究进展;并对其未来研究发展趋势进行了展望。     

石墨烯含量对铝空气电池正极电化学性能影响

以氧化还原法制备石墨烯,通过水合肼还原得石墨烯,通过共沉淀法制备石墨烯/MnO_2复合材料,将所得的复合材料进行SEM和XRD分析,通过电化学性能测试及在铝空气电池中的应用,得出的不同石墨烯含量的石墨烯/二氧化锰的电化学性能,发现含石墨烯50%的GN/MnO_2的复合材料的效果最佳,在20,40,60,80,100和120mA/cm~2的电流密度下放电平台为1.25,1.06,0.95,0.87,0.80和0.76V。     

石墨烯基有序介孔金属氧化物复合材料的制备及研究进展

综述了以石墨烯作为载体,利用有序介孔金属氧化物特殊的3D结构,以及两者共存产生的协同效应,开发系列新型石墨烯基有序介孔金属氧化物复合材料的最新研究进展。介绍了本课题组在有序介孔金属氧化物的可控合成、与石墨烯的有效复合以及复合材料的光电性能等方面的探索性研究。着重对石墨烯基有序介孔金属氧化物复合材料的制备方法、形成机理及其在催化、电化学、传感和能量储存等领域的最新应用进行概述,并展望了其未来的发展趋势。     

三维石墨烯网络在导热聚合物复合材料中的构建及应用研究进展（英文）

随着电子设备的耗电量和发热量不断增加,这对于热管理材料的散热性能提出了更高的要求。石墨烯已被广泛用作导热填料以提高聚合物的导热性。然而,石墨烯纳米片在聚合物中的分散性差,极大地限制了其在热管理中的实际应用。构建相互连接的三维石墨烯网络是提高聚合物复合材料的导热性的一个有效策略。本综述总结了最近三维石墨烯基导热聚合物复合材料(3D GPCs)的构建和应用方面的研究进展。此外,还总结了提高3D GPCs导热系数的方法。最后,提出了对于当前3D GPCs的挑战和展望。     

中科院苏州纳米所在石墨烯气凝胶领域取得重要进展

正石墨烯气凝胶,经由石墨烯片层三维搭接、组装而来的石墨烯宏观体材料,具有三维连续多孔网络结构,表现出高比表面积、高孔隙率、优异导电性能及电化学行为,在能源存储、传感、吸附、复合材料等领域有重要应用前景。然而,目前常规石墨烯气凝胶的三维组装以石墨烯片层间的"面-面"局部搭接方式为主,进而形成具有三维无规     

石墨烯基复合物作为锂离子电池正极材料的研究进展

石墨烯因其高导电、导热效应等而备受储能领域的关注,其复合材料用作锂离子电池负极材料时显著提升了锂离子电池的电化学性能。综述了石墨烯基复合材料作为锂离子电池正极材料的合成方法及电化学性能的研究。     

用于自组装三维石墨烯的交联剂的研究进展

三维石墨烯不仅保持了二维石墨烯的优良特性，还具有密度低、孔隙率高、比表面积大等优点。但是随着石墨烯基复合材料的不断开发，迫切需要在三维石墨烯结构的基础上注入新型的功能成分，以实现不同领域的应用。交联剂的使用使宏观的三维石墨烯具有特殊的结构和优异的性能，以及多样化的应用前景。从交联机理、交联剂的种类以及交联剂对三维石墨烯性能的影响这三个主要方面综述了用于制备三维石墨烯复合材料的交联剂的研究进展。最后，总结了交联剂所面临的问题并对交联剂的未来发展方向进行了展望，期望能为研究人员探索新型交联剂提供参考作用。     

Preparation and Applications in Electrochemistry of Graphene-based Materials

石墨烯具有独特的结构和优异的电学、热学、力学等性能,自从2004年被成功制备出来,一直是全世界范围内的一个研究热点.由于石墨烯具有巨大的表面体积比和独特的高导电性等特性,石墨烯及其复合材料在电化学领域中有着诱人的应用前景,因此,石墨烯材料的制备及其在电化学领域应用的研究是石墨烯材料研究的一个重要领域.综述了石墨烯与石墨烯复合材料的制备及其在超级电容器、锂离子电池、太阳能电池、燃料电池等电化学领域中应用的研究现状,展望了石墨烯材料的制备及其在电化学领域应用的未来发展前景.     

石墨烯材料的制备及其在电化学领域的应用

石墨烯具有独特的结构和优异的电学、热学、力学等性能,自从2004年被成功制备出来,一直是全世界范围内的一个研究热点.由于石墨烯具有巨大的表面体积比和独特的高导电性等特性,石墨烯及其复合材料在电化学领域中有着诱人的应用前景,因此,石墨烯材料的制备及其在电化学领域应用的研究是石墨烯材料研究的一个重要领域.综述了石墨烯与石墨烯复合材料的制备及其在超级电容器、锂离子电池、太阳能电池、燃料电池等电化学领域中应用的研究现状,展望了石墨烯材料的制备及其在电化学领域应用的未来发展前景.     

基于石墨烯电化学生物传感器的研究进展

石墨烯具有优良的光电性能和机械性能,是制备电化学生物传感器的绝佳材料。但单质石墨烯易发生卷曲、团聚以及层间堆叠,不利于在传感器中的应用。为此研究人员采取许多措施对石墨烯进行改性,从而得到石墨烯衍生物或石墨烯复合材料,并最终将其应用到电化学生物传感器的制备中。本文简要介绍了石墨烯的功能化方法及在电化学生物传感器中的应用优势,重点综述了基于石墨烯材料的电化学生物传感器,包括免疫传感器、酶传感器、生物小分子传感器、适配体传感器和DNA传感器的最新研究成果,比较分析并总结了各类传感器的优势和不足,展望了其未来的发展前景。     

石墨烯应用于锂硫电池的研究进展

锂硫电池具有很高的理论放电比容量(1 675 mAh/g)和能量密度(2 600 Wh/kg),被认为是最具前景的新型电池之一。石墨烯具有优良的导电性和电化学性能,具有开阔的负载硫的表面和空间,是导电性差的硫黄和硫化锂的良好载体,为锂硫电池正极材料提供了新的研发平台。本文介绍了近年来石墨烯及其复合材料应用于锂硫电池中的研究进展,包括石墨烯或氧化石墨烯负载硫、杂原子掺杂石墨烯负载硫、石墨烯三维网格负载硫和石墨烯-多孔炭复合炭材料负载硫等4种石墨烯基-硫正极材料,概述了其锂硫电池的比容量、倍率性能和循环寿命等性能指标。从石墨烯基锂硫电池正极材料的设计和合成的角度,总结了不同微结构特征的石墨烯及其复合材料组装成锂硫电池的性能特点,并分析了材料组成和微结构对电池性能的影响机制。在总结的基础上展望了石墨烯应用于锂硫电池的发展方向。     

石墨烯材料的制备及其在电化学领域的应用

石墨烯具有独特的结构和优异的电学、热学、力学等性能,自从2004年被成功制备出来,一直是全世界范围内的一个研究热点.由于石墨烯具有巨大的表面体积比和独特的高导电性等特性,石墨烯及其复合材料在电化学领域中有着诱人的应用前景,因此,石墨烯材料的制备及其在电化学领域应用的研究是石墨烯材料研究的一个重要领域.综述了石墨烯与石墨烯复合材料的制备及其在超级电容器、锂离子电池、太阳能电池、燃料电池等电化学领域中应用的研究现状,展望了石墨烯材料的制备及其在电化学领域应用的未来发展前景.     

可溶性淀粉/三维氮掺杂石墨烯电化学性能研究

采用Hummers法制备氧化石墨烯(GO),再以GO为前驱体,尿素为掺杂剂,通过绿色、经济、简便的水热法制备了氮掺杂石墨烯;采用水热法,以尿素为掺杂剂,并加入可溶性淀粉,制备了三维氮掺杂石墨烯。加入可溶性淀粉后形成的三维结构进一步提高了氮掺杂石墨烯的电化学性能。可溶性淀粉/三维氮掺杂石墨烯复合材料修饰的电极,表面电化学反应迅速,电子转移过程主要受扩散过程控制。在GO/可溶性淀粉(质量比)为2∶1时,制备的可溶性淀粉/三维氮掺杂石墨烯具备良好的电化学稳定性,且电子迁移速率优异。     

三维(3D)石墨烯-聚苯胺复合材料在超级电容器中的研究进展

聚苯胺(PANI)具有高导电率、高比电容、快速的掺杂-脱掺杂能力和原料经济易得等特性,但是作为电极材料进行循环充放电时易发生材料的形变,循环稳定性差。三维(3D)石墨烯具有比表面积大、电子迁移速率高、透光性和柔韧性好、机械性能稳定等特点。将两者进行三维结构设计以提高复合材料的电化学性能是目前研究的热点。介绍了3D石墨烯材料的制备方法,并综述了3D石墨烯-聚苯胺复合材料的制备方法及在超级电容器电极材料中的应用现状,对其存在的问题和未来发展方向进行了展望。     

石墨烯基超级电容器电极材料研究进展

石墨烯基纳米复合材料是制备超级电容器电极的重要原料之一,也是当下的研究热点。首先介绍了石墨烯/导电聚合物、石墨烯/金属氧化物两类二元纳米复合材料的特点及其制备方法;再介绍了三种不同结构类型的石墨烯/导电聚合物/金属氧化物三元纳米复合材料,并通过分析其结构特点,说明其优势与不足;最后简要介绍了石墨烯与金属硫化物、贵金属粒子以及其他碳材料复合的研究现状。通过分析可知,目前石墨烯基纳米复合材料仍存在较多不足之处,寻求快速、绿色、经济的方法制备能有效提高超级电容器电化学性能的石墨烯基纳米复合材料,将是未来的发展方向。