上海微系统所在层数可控石墨烯薄膜制备方面获进展

<正>中国科学院上海微系统与信息技术研究所在层数可控石墨烯薄膜制备方面取得新进展。研究人员设计了Ni/Cu体系,并利用离子注入技术引入碳源,通过精确控制注入碳的剂量,成功实现了对石墨烯层数的调控。研究人员围绕石墨烯层数的控制问题,结合Ni和Cu在化学气相沉积(CVD)法中制备石墨烯     

中科院实现高导电性高比表面积石墨烯粉体制备

正中国科学院电工研究所的研究人员在石墨烯量化制备及高性能石墨烯基超级电容器方面取得重要进展,以二氧化碳为原料,采用自蔓延高温合成技术,成功实现了兼具高导电性和高比表面积石墨烯粉体的快速、绿色、低成本制备,并申请了国家发明专利和PCT专利。目前,石墨烯粉体规模化制备的技术路线主要基于膨胀石墨剥离法和氧化石墨还原法来实现,但是前者通常得到的是低比表面积的     

石墨烯纳米材料的制备及能源应用研究进展

石墨烯材料凭借优异的性能在世界范围内引起极大的研究热潮。综述目前国内外石墨烯材料的研究与产业化发展现状,以及石墨烯在材料制备、工艺转移、新形貌制备方面的前沿进展情况,对石墨烯在锂离子电池、超级电容器能源领域的前沿应用进行概述,并指出石墨烯材料未来的发展方向。     

Review: Layer-Number Controllable Preparation of High-Quality Graphene for Wide Applications

综述：高质量层数可控石墨烯的制备与广泛应用

谢允斌^1,2,3,黄美荣^1,2,李新贵^1,2*

(1.同济大学 环境科学与工程学院,污染控制与资源化研究国家重点实验室,上海市污染控制与生态安全研究院,上海 200092; 2.同济大学 材料科学与工程学院,先进土木工程材料教育部重点实验室,上海 200092; 3.上海维凯光电新材料有限公司,上海 201111)

中文说明：

作为一种新兴并受到学术研究与工业开发界广泛关注的二维材料,石墨烯具有出色的电学、热学与机械性能,但这些特性实际上与其层数直接相关。目前基于常用的两大类石墨烯的制备方法——无论是基于“自上而下”剥离的液相剥离法、还是基于“自下而上”合成的化学气相沉积（CVD）与外延生长法,实际上得到的大都是不同层数石墨烯的混合物。由于石墨烯的层数影响因素众多,且随其制备方法各不相同,因此如何制备具有不同层数且分布均匀的石墨烯极具挑战性。为此,本文综述了制备层数可控石墨烯的研究进展,重点基于上述两大类方法介绍了一些提高层数可控性的有价值的制备方法,如“自上而下”方法中的超临界二氧化碳辅助超声液相剥离、等离子体或激光逐层减薄,以及“自下而上”方法中的离子注入CVD、等离子体增强CVD等。分析了这些方法的策略、机理,评价了其层数可控性及所制备石墨烯的质量,指出了其优点与局限性。此外,总结了不同层数石墨烯的性能特征与广阔应用潜力。最后,展望了层数可控的高质量石墨烯科学研究与工业技术开发的美好前景与面临的诸多挑战。

关键词：石墨烯,纳米片制备,可控层数,可调控形貌,高质量石墨烯

     

我国超薄高质量石墨烯粉体产业化获进展

中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所的研究人员长期致力于高质量薄层石墨烯规模化制备技术开发,突破了高质量石墨烯的层间催化解离制备、电化学插层解离制备、高密度三维石墨烯及层数可控石墨烯制备等技术,已申请相关专利20余项,获得授权5项。     

中科院在石墨炔能源存储材料研究方面获系列进展

正中国科学院青岛生物能源与过程研究所,以及中科院化学研究所合作,将石墨炔类材料先后应用于锂离子电池、钠离子电池、锂离子电容器等能源存储器件,并对其电化学性能及储能机制进行了详细分析和系统研究,在石墨炔能源存储材料研究方面取得了系列进展。研究人员充分发挥石墨炔类材料可以通过化学法制备这一特点,采用"由下向上"的杂原子化学掺杂合成策略,通过对聚合前体的化学裁减和结构修饰,制备了氯掺杂     

石墨烯-硅光电子器件研究进展

本文综述了石墨烯-硅光电子器件的研究进展.随着科技的发展,人们对信息容量、传输速度、处理速度、能耗及成本提出了更高的要求.基于石墨烯特有的光学特性和电学特性,自发现以来备受关注.近年来,随着低成本、高速和高密度集成的硅基光电子技术的蓬勃发展,石墨烯-硅基光电子器件的研究迅速地成为了研究的热点,并取得了突破性进展.石墨烯-硅基光电子器件相比于传统的硅基光电子器件具有低功耗、温漂小、大带宽、带隙可控等优势.本文从调制器、探测器、偏振控制器等几个方面详细介绍了石墨烯-硅基光电子器件的发展现状.     

石墨烯量子点制备方法研究进展

石墨烯量子点由于良好的发光性、低毒性、溶解性、化学惰性等特殊性质,使其在医学领域、环境领域、电子领域拥有巨大的潜在应用,也引起了众多研究者的关注。从自上而下制备法、自下而上制备法以及表面化学掺杂反应三方面综述了制备石墨烯量子点的方法以及相关领域的研究进展,提出了目前制备石墨烯量子点的困境,并对其未来发展进行了展望。     

石墨烯器件结构参数对光电特性的影响

为了提高石墨烯基器件的光电响应性能,采用化学气相沉积法制备单层石墨烯,制备石墨烯/二氧化硅/硅结构器件;采用紫外-可见分光光度计、光学显微镜以及拉曼光谱对石墨烯薄膜进行材料特性表征,测试和分析不同结构参数的石墨烯器件在光辐照下的光电特性.研究结果表明:当甲烷流量为30 sccm,反应温度为1 030℃,退火时间为20 ...     

新材料与新工艺

分散性均匀的功能化石墨烯材料问世中国科学院等离子体研究所和中国科学院化学研究所合作,成功制备出了分散性均匀的功能化石墨烯材料,并通过对该材料进行磺酸化处理,实现了对持久性有机污染物的有效去除。研究人员采用等离子体技术直接在石墨表面剥离制备石墨烯,该制备过程简单、环保。石墨烯可     

树枝状聚乙二醇的端基功能化及其在石墨烯三维自组装中的应用

通过功能化的树枝状聚乙二醇作为交联点,实现了未经化学改性的石墨烯的可控自组装,相较于传统自组装方式其三维骨架电学性能更加优异。其具体思路如下:先经酯化反应对具有16个羟基的聚乙二醇(PEG)进行接枝改性,将芘基团引入到聚合物末端。然后以液相剥离法制备的石墨烯为构建单元,以改性聚乙二醇(PEG-Py)作为物理交联点、以芘丁酸作为自组装驱动力调控石墨烯的组装过程,继而经过冷冻干燥得到三维碳基骨架。实验结果表明:PEG-Py在组装过程中起到了物理交联点的作用,且芘丁酸的加入可以极大程度上促进石墨烯三维网络均匀构筑,最终得到的石墨烯三维网络骨架导电率达到5×10-2 S·cm~(-1)。     

石墨烯电极材料的电容性能

石墨烯是一种新型的碳材料,具有单层碳原子构成的二维平面结构。这种特殊的结构使得石墨烯具有许多独特的物理与化学性能。探索了液相还原法和热还原法制备石墨烯的工艺,对2种不同工艺所制备石墨烯材料进行了物理性能测试。以热还原法制备的石墨烯作为锂离子电池负极材料,在50 mA/g的电流密度下其首次充放电容量分别为893.5 mAh/g和2 114.6 mAh/g,分别是传统石墨负极的325%和619%;但石墨烯的首次充放电效率仅为42.25%,30次循环后,容量保持率仅为28.2%;只有通过改性或复合处理,才能充分发挥石墨烯的高容量优势。     

原位聚合制备石墨烯/PET及其性能研究

选用硅烷偶联剂KH560改性石墨烯,通过原位聚合法制备石墨烯/PET。用TEM对表面改性前后的石墨烯进行表征,并用FTIR、TG、DSC和特性黏度测试对石墨烯/PET的结构、热稳定性及结晶性能等进行研究。结果表明:石墨烯经硅烷偶联剂处理后分散效果较好;在实验范围内,原位聚合制备的石墨烯/PET中未检测到石墨烯与PET分子之间的化学结合键;石墨烯的加入使PET的DSC曲线发生了明显的变化,结晶曲线中出现了细而窄的结晶峰,熔融曲线中出现了明显的熔融双峰;石墨烯的加入提高了PET的热稳定性、结晶温度和结晶速率;当石墨烯含量为0.075wt%时,石墨烯/PET比纯PET的结晶峰顶温度Tp提高了34.20℃,过冷度ΔT降低了29.37℃。     

氧化石墨还原法制备石墨烯及其吸附性能

利用液相化学氧化法制备氧化石墨,通过水合肼还原氧化石墨制备石墨烯.采用X射线衍射分析、激光拉曼光谱和透射电子显微镜等测试方法,对石墨烯材料的结构和吸附性能进行分析表征.结果表明,通过氧化石墨还原法制得的石墨烯晶体结构完整性有所降低;石墨烯对极性较大的有机染料亚甲基蓝、甲基橙和罗丹明B的吸附率都在95%以上,对极性较小的有机污染物苯酚和氯苯酚的吸附能力较弱.     

直接液相剥离法制备无缺陷石墨烯

石墨烯优良的物理和化学性能,使它日益得到广泛的关注.如何获得高质量高产量的石墨烯对石墨烯未来的开发和应用至关重要.直接液相剥离法制备石墨烯是一种有望实现高质量石墨烯量产化的方法.该方法是在一定介质中通过超声手段将石墨烯晶体从石墨中剥离出来,形成胶体溶液,从而得到石墨烯.通过剥离介质(溶剂及辅助试剂)的筛选可以有效地提高石墨烯的剥离效率.本文主要介绍近年来液相剥离法制备石墨烯的研究进展,讨论了在不同的剥离介质、剥离条件下制得的石墨烯的质量和产量.旨在为未来液相剥离法制备石墨烯的发展提供参考,开发更加有效的剥离体系,研究能够高效生产高性能石墨烯的新方法.     

石墨烯在金属防腐蚀领域中的应用研究

石墨烯独特的二维平面结构使其具有优异的抗渗透性、化学稳定性及热力学稳定性,在金属防腐蚀领域得到广泛应用。本文结合金属防腐蚀领域的最新研究进展,介绍了石墨烯的制备方法,并讨论了石墨烯及石墨烯复合材料对金属基体的防护作用。     

石墨烯在纺织上的应用研究进展

石墨烯独特的二维结构赋予其极其优异的性能,使其在各个领域应用都十分广泛。石墨烯在纺织上的应用主要是制备各种功能性纺织品,如导电、电磁屏蔽、电加热、抗菌、疏水、传感、阻燃、导热等纺织品。石墨烯基功能纺织品的制备方法主要有浸渍法、层层自组装、喷涂法、电泳沉积法、共混纺丝法和化学气相沉积法等。介绍了石墨烯的结构和性能,阐述了石墨烯基纺织品的制备方法和石墨烯在纺织上的应用研究进展,希望为今后的研究提供参考。     

石墨烯在光催化领域中的应用研究进展

石墨烯由于具有独特的二维平面结构和优异的性能,在化学、能源、生物医药、材料、电子等众多领域具有广阔的应用前景。本文列举了石墨烯的制备方法,总结了石墨烯复合材料在光催化领域的研究进展,结果表明,石墨烯复合材料展现出了良好的光催化性能,为石墨烯在光催化领域的应用提供了新的研究思路。     

己二酸/石墨烯复合储热材料的制备与性能研究

以石墨烯为导热增强相,己二酸(AA)为相变材料,采用真空熔融吸附的工艺制备出己二酸/石墨烯复合相变储热材料。通过FT-IR、DSC、热常数分析仪、TG、FE-SEM及热循环实验对制备的复合材料进行了结构和性能研究。结果表明:石墨烯能够有效吸附己二酸,两者之间化学相容性良好;当石墨烯的掺量6%时,制备的复合材料的相变潜热为241.2J/g,相变温度150.3℃,导热系数为2.04W/(m·K);300次循环后,复合材料具有较好的热稳定性。     

清华大学石墨烯液晶研究获进展

正在中国科学院上海光源X射线小角散射光束线站的支持下,清华大学的研究人员在石墨烯液晶研究领域获得了重要进展。氧化石墨烯(GO)已成功应用于制备高强度石墨烯纤维及薄膜。普通尺寸的GO形成高度取向的向列相液晶需要达到很高的浓度,但高浓度却不适合制备低密度石墨烯气凝胶。研究人员通过向GO溶液中加入碱,诱导GO在较低浓度下形成高度取向的向列相液晶。研究人