石墨烯的性能及应用研究

碳材料是地球上最普遍也是最奇妙的一种材料,它可以形成世界上最硬的金刚石,也可以形成最软的石墨,人类一直不断深入研究着.自2004年被Geim等人发现以来,石墨烯因其独特的结构和性质就一直是物理学和材料学领域的研究热点。它是目前世界上最薄的材料,仅有一个碳原子厚,与所有其他已知材料不同,石墨烯高度稳定,且作为热导体,石墨烯比目前任何其他材料的导热效果都好。因此,石墨烯开始成为备受瞩目的国际前沿和热点。本文首先概述了石墨烯的结构及性能,然后针对其在复合材料、光电功能材料与器件以及其他领域的应用进行重点阐述。     

石墨烯陶瓷的研究与应用

石墨烯以其在力、热、光、电和磁等方面具有的优异物化性能和独特的二维结构成为国内外材料领域的研究热点。笔者主要介绍了石墨烯/陶瓷复合材料的制备、石墨烯增强增韧非氧化物陶瓷,并对国内外石墨烯及其在陶瓷中的研究现状进行了评述,同时,分析石墨烯及其在陶瓷中的应用发展。     

一锅法快速制备多组分石墨烯复合材料

<正>石墨烯是一种由碳原子紧密堆积所形成的单层片状结构的新材料。石墨烯具有优异的电学、力学、热学等特性,已经在物理、化学、材料等许多领域引起了广泛的关注。石墨烯特殊的纳米结构以及突出的物理和化学性质使其具有广泛的应用前景,例如可作为电池以及超级电容器电极材料、光学和化学传感器材料、高     

石墨烯基电极材料的研究进展

石墨烯(Graphene,Gr)是一种由单层碳原子紧密堆积而成的最薄平面二维纳米材料,由于具有完美的晶体结构、极大的比表面积和优异的导电性能,石墨烯在储能领域的应用被广泛关注。对石墨烯基电极材料的制备及其在锂离子电池、超级电容器和太阳能电池中应用的研究进展和面临的挑战进行了综述。     

石墨烯在固相微萃取中的应用研究

石墨烯为sp~2杂化的单层碳原子构成的六角形蜂巢晶格结构,表面卷曲多褶皱,富含π电子,热稳定性及化学稳定性良好,这些优良特性符合样品前处理中吸附剂的要点,故石墨烯在样品前处理领域有广泛的应用前景。本文拟对以石墨烯及其复合材料作为固相微萃取介质在样品前处理方面的应用进行简要评述。     

文摘

自由态二维碳原子晶体——单层石墨烯[刊,中]/杨全红,吕伟,杨永岗,等//新型炭材料,2008,23(2):98～103石墨烯是近年发现的二维碳原子晶体,是目前碳质材料和凝聚态物理领域的研究热点之一。石墨烯是构筑零维富勒烯、一维碳纳米管、三维体相石墨等sp~2杂化碳的基本结构单     

石墨烯气凝胶增韧水泥复合材料的研究

石墨烯片层在水泥中的稳定性和分散性是发挥石墨烯增韧作用的关键。本文通过将石墨烯片层转化成气凝胶状态,实现石墨烯片层在三维尺度上的均匀分散,随后将其引入到水泥体系中,考察石墨烯气凝胶对水泥基复合材料力学性能的影响。使用傅立叶变换红外光谱仪、X射线光电子能谱、激光显微拉曼光谱、扫描电子显微镜、万能试验机、动态机械性能等对材料的表面化学状态、微观形貌和力学性能进行表征。结果表明,通过Hummers氧化法结合水热反应工艺,可以成功制备出性质较稳定的石墨烯气凝胶,且气凝胶中碳原子特性与石墨烯片层碳原子特性接近。石墨烯气凝胶对水泥基材料具有较为明显的增韧作用,体现了较大的应用潜力。     

研究人员研制出石墨烯制备新方法生产有望大规模普及

石墨烯非常薄、但是强度惊人,导电效率很高、可化学活动又不高,这种特性,使得它可以在技术领域中广泛地发挥作用。遗憾的是,石墨烯的制备相当困难,因此限制了它的实用性。不过,麻省理工和密歇根大学已经设计出了大规模生产石墨烯的新方法,"制备难"的问题,或将很快迎来改变。此前,制备石墨烯的常用手段,包括在石墨固体上"迅速剥下一层",不过这么做的缺点也很明显,那就是碳原子厚度的石墨烯材料,只能粘贴在胶片薄     

单晶石墨烯制备获突破 生产速度提高150倍

正中国科学家在《自然·纳米技术》杂志上发表论文称,他们在单晶石墨烯制备上取得了一项突破。通过对化学气相沉积法(CVD)的调整和改进,将石墨烯薄膜生产的速度提高了150倍。新研究为石墨烯的大规模应用奠定了基础。石墨烯是由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体材料,在电、光、机械强度上的优异特性,使其在电子学、太阳能电池、传感器等领域有着众多潜在应用。虽然需求巨大,     

石墨烯类材料的应用及研究进展

石墨烯是碳原子以sp²杂化形成的单原子层厚度的具有二维空间结构的晶体,具有优异的力学性能、导电性能以及超大的比表面积,且耐高温和耐酸碱腐蚀,被认为是非常有潜力的新型碳材料.本文从石墨烯的特殊结构和性能出发,结合近几年国内外的研究发展现状,综述了石墨烯在生物材料、薄膜材料、催化材料、储能材料等领域的应用.对石墨烯类材料在实际应用中存在的一些问题进行了简单的分析,并对未来石墨烯在电子器件、复合材料等方面的发展进行了展望.     

Metal Free Graphene Based Catalysts: A Review

Graphene, a two dimensional, single-atom thick, periodic structure composed entirely of aromatic carbon atoms, and graphene oxide, a highly oxidized form of graphene, are relatively new materials with incredibly interesting chemical and mechanical properties. These materials have already demonstrated their potential importance in the future of nanotechnology, while their application as catalysts is beginning to emerge. Because of its high surface area and/or tunable electrical properties, graphene and graphene oxide have been widely explored as catalyst supports for metal nanoparticles. Recently, graphene oxide has been shown to be able to function as metal-free catalyst for a variety of chemical transformations that typically are catalyzed with precious metals or under very harsh conditions. Additionally, the variety of oxygenate functional groups on graphene oxide makes it an attractive platform to tether other catalytically active groups (e.g. amines). The development of new heterogeneous metal-free catalysts using graphene oxide could lead to “greener” methods for a variety of chemical transformations of interest to the chemicals and other industries. This review explores some of the recent advances that uncover the potential of graphene and graphene oxide for use in metal-free heterogeneous catalysis.     

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。     

磺化石墨烯固体酸催化剂的制备及活性评价

石墨烯是由碳原子以sp₂杂化连接的单原子层构成的新型二维碳原子晶体,由于含有众多具有反应活性的碳碳双键,石墨烯纳米片表面很容易进行化学修饰键合有机官能团而改变其性质。采用改良Hummers法制备氧化石墨烯,通过磺化反应制备磺化石墨烯固体酸催化剂,通过FT-IR、元素分析和XPS等对其结构进行表征。将制备的氧化石墨烯和磺化石墨烯应用于催化纤维二糖的水解反应,以纤维二糖糖苷键的水解反应为模型考察其酸催化性能。结果表明,氧化石墨烯和磺化石墨烯中含有-COOH、-OH和-SO₃H等官能团,磺酸根密度分别为1.0 mmol·g^-1和2.2 mmol·g^-1,氧化石墨烯和磺化石墨烯具有与H₂SO₄相比拟的酸催化活性,尽管酸性强度和密度较低,但催化活性与H₂SO₄相当。     

Perspectives on Polyvinyl Chloride and Carbon Nanofiller Composite: A Review

This review mainly concentrates on polyvinyl chloride/carbon nanofiller-based composites. The present study focused upon synthetic strategies and relevance of polyvinyl chloride/graphite, polyvinyl chloride/graphene, polyvinyl chloride/graphene oxide, and polyvinyl chloride/carbon nanotube nanocomposite. Among carbon-based reinforcement, graphene oxide nanofiller depicted better dispersion in polyvinyl chloride matrix. The electrical, mechanical, thermal, and morphological properties of these nanocomposites are also discussed. Moreover, future potential of these materials are elucidated. There is relatively little literature available regarding polyvinyl chloride-based nanocomposite. The main aim of this article is to therefore particularize the polyvinyl chloride-based nanocomposites and expose their concealed properties to enable better use of these new materials in different technical fields.     

三维氧化石墨烯凝胶过滤材料的应用

目前应用在饮用水中的过滤材料种类较少,并且截留效率低,难循环再生,无法抑制微生物的生长,已难以满足人们在追求高质量、绿色生活美好期望中水资源的需求。讲述了三维氧化石墨烯凝胶吸附材料的优势,在家庭水塔、工厂水储存、水资源管道运输中的应用,以及现阶段三维氧化石墨烯凝胶吸附材料的性能和研究现状,并对三维氧化石墨烯凝胶吸附材料在水资源中应用和材料循环利用提出展望。     

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。     

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。     

石墨烯复合功能材料及其在重金属离子检测的电化学研究与应用

石墨烯(GR)是典型的单原子碳纳米材料,具有独特的二维共辄平面结构,其高活性的比表面积和突出的导电性能,在电催化和敏感材料制备领域已得到广泛的应用。氧化石墨烯(GO)作为GR的前驱体,存在大量的含氧官能团,具有良好的水溶分散性。大量GO含氧官能团的介入会破坏其K-7T共辘结构,导致其电学性能变差。GO通过化学、水热合成或直接电化学还原方法可有效修复其共辄平面结构,得到导电性良好的还原氧化石墨烯(rGO),即GR.单组分的GR材料在实际应用中仍存在某些局限性,如电学活性相对较弱,与其它材料加工复合性能较差等。将GR、G O材料与其它功能材料进行复合,可进一步改善复合物的物理或化学性能,如分散性、加工修饰和电催化活性等。综述了石墨烯材料与金属及其氧化物纳米粒子、聚合物、掺杂原子、导电离子液体、碳纳米材料等功能材料复合后,能形成可调控的微结构,具有改性的化学性质和协同发挥的电学效应,表现出显著的电子传递能力及其功能性作用。论述了GR功能化修饰的复合材料作为敏感界面,构筑基于重金属离子检测的电化学生物传感器,可以实现对Pb2+,Hg2+,C『+等多种重金属离子的同时或分别检出,提出了GR复合制备材料的纳米结构特征、功能修饰作用对于提高传感器的电催化活性和选择性性能等方面的应用,并对该研究领域进行了总结与展望。     

A Review on Composite Papers of Graphene Oxide,Carbon Nanotube,Polymer/GO,and Polymer/CNT: Processing Strategies,Properties, and Relevance

In this review, particular importance is given to the fabrication and properties of carbon nanotube and graphene oxide-based paper-like materials (buckypapers). Different strategies for the reduction and functionalization of graphene oxide were also discussed. The chemistry of buckypapers is conversed with special emphasis on structure and essential characteristics of buckypaper. Various techniques for buckypaper processing have been critically reviewed including significance of each method. Moreover, importance of polymer/graphene oxide and polymer/carbon nanotube composite papers has been highlighted. Due to outstanding physical, thermal, and electrical properties, polymer-based buckypapers are potentially important as nanofilters, fuel cell components, and miniaturization of electrical connections.