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。     

纳米材料

美国科学家首次合成石墨烯纳米带 据物理学家组织网7月19日报道,美国科学家首次在金属上从头开始逐个原子地合成出了石墨烯纳米带——在熔炉中生长出的石墨烯的同轴六边形。发表在最新一期《美国化学会志》上的研究报告称,这种石墨烯“洋葱圈”有望用于钾离子电池和高级电子设备内。     

石墨烯还原度对P25/石墨烯复合材料光催化活性的影响（英文）

采用高温热剥离和溶剂热过程分别还原氧化石墨和氧化石墨制备出石墨烯,进一步使用所合成的石墨烯与P25通过一步水热过程合成出石墨烯/P25复合材料。样品的光催化活性通过可见光下降解罗丹明B进行评测,其中P25和热剥离还原得到的石墨烯复合比P25和溶剂热还原的石墨烯复合显示出更优异的光催化活性,这是由于热剥离还原的石墨烯具有更高的还原度和更强的电子—空穴分离效率所致。进一步在不同温度下通过热剥离法制备了还原石墨烯,探讨的石墨烯/P25复合材料的光催化活性。较高的剥离温度有利于石墨烯还原程度的改善,导致光催化活性的提高。     

美首次合成石墨烯纳米带

美国莱斯大学的物理学家詹姆斯·图尔团队首次在金属上从头开始逐个原子地合成出了石墨烯纳米带——在熔炉中生长出的石墨烯的同轴六边形。发表在最新一期《美国化学会志》上的研究报告称，这种石墨烯“洋葱圈”有望用于锂离子电池和高级电子设备内。     

铜镍合金催化制备大面积均匀的少层石墨烯

少层(1~5层)大面积均匀石墨烯的可控制备,是实现石墨烯在逻辑器件和透明导电电极中使用的关键。本工作使用常压化学气相沉积(CVD)方法,在铜镍合金基底上生长出少数层大面积均匀石墨烯。通过调节铜镍合金的厚度以及控制生长过程中的温度、时间、碳源浓度,本工作实现了层数可控石墨烯的制备。光学显微术、拉曼光谱、紫外可见吸收光谱、高分辨率透射电镜表征结果表明:制备出的石墨烯是大面积均匀的高质量少层石墨烯。     

纳米材料

正牛津大学科学家开发出快速量产石墨烯新技术据报道,牛津大学的材料科学家已经开发出一种快速量产石墨烯的新技术,使用该技术能使石墨烯生产更具成本效益,更具商业前景。该技术在短短15min内即能生产出2~3mm大小的石墨烯,而使用目前的化学气相沉积法则需要长达19h。因其强度、灵活性、电气性能和耐化学性,石墨烯有望成为构建新技术的"神奇材料"。但该愿景的实现关键依赖于其是否能以较低的成本进行商业化生产。     

韩用石墨烯制造出柔性透明触摸屏

据报道，韩国研究人员首次制造出了由多层石墨烯和玻璃纤维聚酯片基底组成的柔性透明显示屏。厚度仅为一个原子的石墨烯拥有超凡的坚硬度、柔韧度、透明度和导电性，可以广泛应用于触摸屏和太阳能电池的制造中。阻碍石墨烯技术快速发展的壁垒则是制造出大尺寸的单层石墨烯。     

铜箔的不同放置方式导致CVD法生长石墨烯的质量差别

铜箔上石墨烯的表面洁净度会直接影响样品的质量和导电性。为了制备高质量、少层数、洁净的石墨烯薄膜,首先用长时间高温退火处理提高铜箔表面平整度。然后采用化学气相沉积(CVD)法在三种不同放置方式的铜箔上生长石墨烯,研究发现铜箔竖直放置制备的石墨烯比水平以及倾斜45°放置制得的石墨烯表面更洁净。通过调节CVD炉中通甲烷的时间来制备石墨烯的测试表明,当生长时间为15 min时,水平放置的铜箔上可以生长出高质量的单层石墨烯膜,而倾斜以及竖直放置的铜箔上生长的石墨烯薄膜不完整;生长时间增加至30 min,水平放置铜箔生长的石墨烯的层数会变多,而在倾斜和竖直放置的铜箔上可沉积出单层石墨烯薄膜。经过三种放置方式对比实验发现,竖直放置的铜箔制得的单层石墨烯样品表面清洁度最高,样品的电学性能最优异。     

Nature:对石墨烯叠层材料施压可调控导电率,石墨烯基半导体有望实现室温应用

正一支由哥伦比亚大学领导的国际研究团队开发了一种控制石墨烯的电导率的技术,他们通过对石墨烯叠层复合材料施压成功改变了石墨烯的电子结构,在石墨烯中创建出目前最宽的能带间隙,使复合材料呈现半导体性,向石墨烯导电开关的发展更近一步。     

液相剥离法制备石墨烯及在导热硅橡胶中的应用

采用高速剪切机液相剥离法,在胆酸钠的水溶液中将鳞片石墨剥离,离心得到石墨烯分散液。AFM、TEM、Raman表征结果发现,剥离出的石墨烯厚度小于4层,尺寸大约在2~3μm,高质量缺陷少(I_D/I_G≈0.15)。将石墨烯分散液冷冻干燥后与银粉共同添加到硅橡胶中,制备出导热硅橡胶。利用稳态热流法测试导热硅橡胶的导热系数发现,当添加3vol%石墨烯时,复合材料的导热系数由未添加石墨烯时的4.900 W/(m·K)提高到12.367 W/(m·K)。综上所述,通过液相剥离法成功制备出缺陷较少的少层石墨烯,能够与银粉协同提高导热硅橡胶的导热系数。     

改性石墨烯的制备及电化学性能研究

利用改进的Hummers方法制备了氧化石墨烯,通过原位化学还原与水热法分别合成镀镍石墨烯与氮掺杂石墨烯材料。通过扫描电镜、透射电镜、红外光谱、XRD等测试方法对样品的形貌结构进行表征,用CHI760电化学工作站研究了样品的电化学性能,两种材料均显示出良好的电化学活性。镀镍石墨烯在较低电压即可对醇进行催化氧化;尿素和氨水都能对氧化石墨烯进行有效地还原并对其完成氮掺杂,以尿素为氮源的掺杂石墨烯显示出较高的CCV比电容和良好的稳定性,而以氨水为氮源的氮掺杂石墨烯具有优良的CGCD电容性能。     

热丝化学气相沉积(H FCVD)在铜箔上制备双层石墨烯薄膜的研究

双层石墨烯独特的物理性能和特性使其在电子领域拥有广阔的应用前景,引起了学者的广泛关注。采用热丝化学气相沉积方法(HFCVD)在1 cm×2 cm的铜箔上制备石墨烯薄膜,并通过探究腔内气压、基体温度、沉积时间、碳源浓度对石墨烯层数和质量的影响,开发出制备低缺陷双层石墨烯的工艺。采用拉曼光谱仪、扫描电子显微镜和原子力显微镜对石墨烯涂层的结构特征、表面形貌和层数进行了表征。实验结果表明,在铜箔上制备出了均匀致密的低缺陷双层石墨烯,厚度为1.5 nm。此外研究结果还表明,降低腔内气压可减少缺陷和层数,增加基体温度可减少层数,沉积时间4 min或碳源浓度高于1%则无石墨烯生成。因此通过控制腔内气压、基体温度、沉积时间和碳源浓度可实现石墨烯可控生长。     

石墨烯的研究现状

石墨烯作为一种具有优异晶体品质和电子性质的二维材料,表现出独特的电子输运、光学耦合、电磁学及其他性质。在过去的几年里,石墨烯已经成为科学界关注和研究的热点。本文主要介绍了石墨烯的基本结构和奇妙性质,总结了制备石墨烯的各种方法．     

还原氧化石墨烯负载极性面占优氧化锌对亚甲基蓝的光催化降解

采用光还原方法将氧化石墨烯负载在极性面占有的氧化锌六棱盘上合成出氧化锌-还原石墨烯复合光催化材料。在紫外-可见光辐照下,该复合材料的光催化降解亚甲基蓝活性得到明显提高。光催化性能的提高主要归因于还原氧化石墨烯对光生电子的捕获抑制了电子和空穴的复合以及还原氧化石墨烯对亚甲基蓝分子的有效吸附。还原氧化石墨烯的最优负载量约为2%,同时负载的还原石墨烯对光的吸收可在一定程度上减少复合材料对光子的利用率。     

单层石墨烯电子结构的调控策略和对接的研究进展

石墨烯因其出色的力学、物理和化学等性能在半导体、储氢、医学和生物传感器等方面表现出良好的应用前景,近年来成为人们的研究焦点,但是石墨烯特殊的电子结构使其在有效应用的过程中存在一定的局限性。本文综述了优化石墨烯电子结构的调控策略和单层石墨烯对接的研究进展,重点分析了边缘形状、缺陷和掺杂、机械应变对石墨烯电学性质的影响;介绍了单层石墨烯对接的方法和相关电学性质;最后对石墨烯的对接和应用进行了展望。     

溶液法制备全碳忆阻器

采用溶液法制备出石墨烯/氧化石墨烯/石墨烯(G/GO/G)全碳忆阻器,并且探究了Ar气氛环境下退火温度对石墨烯电极的影响。研究结果表明,退火处理可以在一定程度上改善石墨烯电极的电学性能。利用优化后的石墨烯电极构筑的G/GO/G全碳忆阻器具有一次写多次读的忆阻特性。     

背栅单层石墨烯场效应晶体管的构建及可靠性研究

采用低压化学气相沉积法(LPCVD)制备了高质量的单层石墨烯薄膜,通过湿法转移将所制备的单层石墨烯无损覆盖到两条平行粘贴在SiO2/Si衬底上的热释放胶带表面,胶带间距约500μm,进而对试样进行加热和切割,获得与SiO2/Si衬底紧密结合的石墨烯条带(约10 000μm×500μm),最后采用掩膜法在石墨烯条带上蒸镀金电极,构建成背栅石墨烯场效应晶体管。该方法简单易行,电学性能测试结果表明,石墨烯与金电极具有良好的欧姆接触,室温下,石墨烯的空穴迁移率约为735cm2/(V·s),且表现出了石墨烯所特有的双极性特征。背栅石墨烯场效应晶体管转移特性曲线表现出了滞回行为,且随着施加栅压的增大,滞回行为越来越显著,展示出高的性能可靠性。     

石墨烯纳机电谐振式传感器研究进展

石墨烯是一种新型的二维纳米材料,因独特的电学和力学性质而备受关注。近年来,一系列针对石墨烯谐振特性及其应用的研究得到广泛开展,已显示出石墨烯在谐振式纳机电传感器领域巨大的应用潜力。简要描述了石墨烯优异的物理性能和目前主要的几种石墨烯制备工艺现状,重点介绍了近期石墨谐振器的实验、理论研究以及石墨烯谐振器在压力、加速度和质量等物理量传感器方面的应用进展,其中主要围绕石墨烯谐振敏感结构、敏感机理和研究方法等方面进行评述,并分析了石墨烯谐振式传感器研发所面临的挑战和发展前景。     

石墨烯纳米电路技术获得新进展

美国一联合研究小组称,他们在利用石墨烯制造纳米电路领域获得了突破：设计出了简便、快速的纳米电线制造方法,能够调谐石墨烯的电学特征,使氧化石墨烯从绝缘物质变成导电物质。这被认定为石墨烯电子学领域的一项重要发现,相关研究报告发表在6月11日出版的《科学》杂志上。     

层状自组装方法制备三维石墨烯复合材料

石墨烯因具有制备方法简单、比表面积大以及生物共溶性好等优点,很多研究者将其应用于生物领域。在本工作中,我们以高比表面积的三维石墨烯作为载体,通过尝试不同的方法对其表面进行改性,然后负载银纳米粒子,制备出纳米银/石墨烯复合纳米材料。通过SEM,TEM以及Zeta电位仪进行一系列的表征和跟踪分析,摸索出制备银/石墨烯复合材料的最佳条件。该复合材料在抗菌领域具有广泛的应用前景。