煤基石墨烯及其复合材料研究进展

石墨烯作为一种新型的碳纳米材料,因其具有独特的力学、电学、光学特性,目前已成为材料领域的研究热点。与此同时,石墨烯复合材料的研究也迅速兴起。为了降低制备成本,越来越多的研究者正寻求更为廉价的制备方法。煤炭作为一种廉价的碳源,可以作为制备石墨烯的原料。笔者介绍了煤基石墨烯类材料的制备、应用情况,并对未来发展作出了展望。     

石墨烯及其复合材料在电化学领域的应用

石墨烯具有2D碳结构、高结晶度和电学性能,其出现开辟了材料科学和凝固态物理新的研究领域。本文综述了石墨烯的制备方法以及在电催化、电化学传感器、超级电容器、锂离子电池、太阳能电池等电化学领域的应用。     

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。     

石墨烯基材料的组装和电化学储能应用

石墨烯作为一种新型二维碳材料,因其独特的结构和优异性质受到广泛关注,在众多领域具有广阔的应用空间。然而由于石墨烯片层间存在较强的相互作用,在实际应用过程中极易发生团聚,从而造成片层利用率低以及性能的急剧降低。因此,利用石墨烯的二维基元结构特点,通过组装实现石墨烯片层的有序性搭接以提高其片层的利用率,对石墨烯材料的实际应用具有重要意义。本文归纳了近年来不断出现的石墨烯基材料的组装体及组装方法,重点介绍了不同形态石墨烯组装体的结构特点及其在电化学储能器件中的潜在应用。     

纳米石墨烯复合材料的制备及应用分析

纳米石墨烯复合材料是新材料的研究方向,石墨烯属于一类以单原子为主的碳材料,其物理性质与化学性质都比较多。纳米石墨烯复合材料的应用范围广,而且具有良好的发展前景,重点研究纳米石墨烯复合材料的制备,才能满足社会中各个生产领域的需求。主要以纳米石墨烯复合材料为研究对象,探讨此类材料的制备及应用。     

石墨烯及其复合材料的制备研究进展

石墨烯具有独特的物理化学性质,在很多领域都表现出良好的应用前景,得到了日益广泛的关注和研究。本文对石墨烯及其复合材料的制备方法进行了综述,并以石墨烯/量子复合材料、石墨烯/碳纳米管复合材料、石墨烯/Pd复合材料及石墨烯/聚醚砜导电复合材料的制备为例进行具体阐述。     

煤基石墨烯及其复合材料制备研究进展

以煤为原始材料制备煤基石墨烯是最近的研究热点，价格低廉，为清洁高效发展煤基新材料提供了新方向，是降低石墨烯成本的研究发展趋势。石墨烯比表面积大，光生电子空穴对产率高且复合率低，主要应用在光电、催化、储能和生物医药等领域，通过复合可进一步提升煤基石墨烯的市场价值，主要介绍了煤基石墨烯材料及煤基石墨烯复合材料的制备方法，并对煤基石墨烯材料未来发展的方向进行了展望。     

石墨烯纳米复合材料的制备及性能研究

以泡沫镍为模板、石墨为催化剂、酚醛树脂为碳源,采用水热法以及热处理方法制备了三维石墨烯复合材料,再利用化学沉积法制备三维氧化镍-石墨烯-泡沫镍复合材料,并对其结构和电性能进行了分析,研究结果表明,该复合材料的石墨化程度高,具备电极特性,电化学性能稳定。     

氧化石墨烯的制备及在复合材料中的应用研究进展

综述了氧化石墨烯的制备方法,重点介绍了氧化石墨烯在复合材料的制备中的巨大用途,为今后人们进行这方面的研究提供理论参考。     

石墨烯复合材料的研究及其应用

综述了石墨烯复合材料的结构和分类,主要包括石墨烯-纳米粒子复合材料、石墨烯-聚合物复合材料和石墨烯-碳基材料复合材料,并简述石墨烯复合材料在催化领域、电化学领域、生物医药领域和含能材料领域的应用。     

石墨烯基复合材料在新能源转换与存储领域的应用现状、 关键问题及展望

石墨烯具有独特的二维结构、较大的理论比表面积、高载流子迁移率、高杨氏模量以及高热导率等特性,一直以来被视为新能源转换与存储领域的潜在应用材料。这些优势使其可以与一种或多种高活性的无机/有机材料通过共价键/非共价键进行复合,并通过协同效应来改善材料自身的缺陷,实现材料的性能最优化,进而拓展了其应用范围。因此,如何设计并合成具有一定功能作用的石墨烯基复合材料,构筑新型石墨烯结构,满足能源及其相关领域对于材料相关性质的要求,成为石墨烯材料领域的研究热点方向之一。本文综述了近年来石墨烯基复合材料的设计思路及该类材料在新能源转换与存储领域上的应用现状,并对其在各领域存在的关键问题进行了总结。最后,对石墨烯在各领域今后的研究和发展方向进行了展望。     

石墨烯材料在水中重金属检测中的应用

近几年,石墨烯及其复合材料的制备及应用受到广泛关注,在环境污染物检测方面取得了显著进展,尤其是水中重金属分析方法的研究。本文综述了各类石墨烯材料用于水中重金属离子检测的研究现状,着重分析了石墨烯改性电极的制备、性能及其电化学检测方法的机理和优缺点。发现石墨烯材料的优异电子传输性能,使其在重金属离子电化学测试方法开发方面具有天然优势,有助于实现在线、原位、实时检测水体中重金属离子;但是石墨烯改性电极研究刚刚起步,存在诸如抗干扰能力和选择性差、电极重复使用性能差、实际应用研究少等问题,有必要继续开展石墨烯修饰的新型复合电极制备,进一步提高电化学测试方法的选择性和抗干扰能力,增加电极使用寿命和非常规环境下的应用研究,拓展石墨烯基复合电极的应用范围等。     

PANI/煤基石墨烯宏观体复合材料的制备及其电化学性能

以太西无烟煤为原料,采用催化热处理、改良Hummers氧化等方法,制备煤基氧化石墨烯（CGO）,进而以CGO和聚苯胺（PANI）为前驱体,采用水热自组装法,制备得到PANI/石墨烯宏观体复合材料（3D-PCG）。采用FT-IR、XRD、Raman、SEM和TEM等技术,研究了材料的组成、结构和形貌,考察了3D-PCG的电化学性能。结果表明,PANI以纳米棒状形态均匀镶嵌在煤基石墨烯宏观体（3D-CG）的网状结构中;当PANI与CGO质量比为1：2时,3D-PCG的电化学性能优于PANI和3D-CG,其比电容可达663 F·g^-1。     

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。     

生物质基石墨烯复合材料的综述

近年来石墨烯因其优良的力学、电学、热学和光学等特性,在学术界备受广泛关注。石墨烯与生物质分子之间能够通过共价或非共价作用（氢键、π-π作用、静电作用等）进行复合。这些相互作用既增加了石墨烯在生物质中的溶解性或分散性,也可以提高复合材料的性能,从而拓展其功能。本文综述了石墨烯的制备方法及生物质基石墨烯复合材料的制备及应用,并展望了生物质基石墨烯纳米材料的前景及意义。     

煤基零维纳米碳材料的合成、性能及其在能源转换和存储应用中的研究进展

煤是自然界中分布最广、储量最丰富的含碳资源,其分子结构与纳米碳材料具有天然的相似性,是优质的纳米碳材料前体。多年来,以煤为前体制备的各种纳米碳材料已被广泛应用于能源、信息、环境和生物医学等领域。其中,煤基零维纳米碳材料如纳米金刚石、富勒烯、碳纳米洋葱、碳点等,因其具有小的纳米尺寸、大的比表面积、独特的球形结构等,表现出优异的荧光特性、电化学性能以及催化性能等,在能源转化和存储等领域展现出极大的应用潜力。本文综述了基于煤炭及其衍生物为前驱体的各类零维纳米碳材料的制备方法和性能,并对其在照明显示、电化学储能、光/电催化等方面的应用进展进行总结,指出目前存在的问题与挑战及其解决策略,最后对其未来发展进行了展望。这为促进煤炭的高附加值转化和利用以及大规模制备煤基零维纳米碳材料提供理论和实践支持。     

磁性石墨烯复合材料制备与应用研究进展

石墨烯具备多种优异的性能,但容易通过π-π堆积和范德华力作用产生聚集,重新堆叠成石墨。为了改善石墨烯的堆叠问题,提高石墨烯材料的应用性,越来越多的研究者将石墨烯及其衍生物和磁性纳米粒子复合,制备综合性能更优的新型材料。本文结合近年来国内外研究报道,总结了磁性石墨烯纳米复合材料的制备方法（水热/溶剂热、化学接枝法、微波辅助法等）,概述了磁性石墨烯复合材料在环境样品分离富集、催化、涂层耐腐蚀性、吸波材料及能源等方面的应用,指出了目前磁性石墨烯复合材料研究中存在的一些问题,例如磁性颗粒容易发生团聚、生物安全性有待验证、氧化石墨烯的还原导致其表面吸附位点减少等。目前（氧化）石墨烯的制备工艺正在得到改善,而未来最重要的发展方向是加强对磁性石墨烯的表面改性,从而可使其表面具有更丰富的吸附位点,同时也可使石墨烯表面的磁性纳米粒子的形态及分布更均匀,更有利于稳定发挥磁性石墨烯的功能性。     

黑磷的制备及储能应用研究进展

黑磷作为一种新型的精细磷化工产品,因其高的理论比容量、高的载流子迁移率及良好的导电性而在储能领域具有很好的应用前景。近年来,针对黑磷、纳米黑磷的制备及其储能应用,涌现出了许多新技术、新方法与新策略。在黑磷的制备方面,开发了加压法（高压法、机械球磨法）和催化法（铋熔化法、汞回流法、矿化法）制备技术,但仍未能实现黑磷的连续化制备;在纳米黑磷的制备方面,开发了自上而下法（机械剥离法、超声剥离法、剪切剥离法、电化学剥离法）和自下而上法（溶剂热法、化学气相沉积法）,然而,高质量、高产率纳米黑磷的精确可控制备技术还有待开发。此外,黑磷在应用于储能领域时,大的体积膨胀使得电池储能性能变差,通过纳米化并与其他材料复合制备纳米黑磷基复合材料,发挥协同作用,一定程度上能够缓解以上问题。从黑磷、纳米黑磷的制备及其在储能领域的应用三个方面进行综述,旨在为高品质黑磷及纳米黑磷的高效率、低成本、可控及规模化制备提供借鉴思路,为其在储能领域的发展方向奠定基础。     

High breakdown strength and low loss of polystyrene-block-poly(methyl methacrylate)/Poly(vinylidene fluoride) composites for energy storage application

Poly(vinylidene fluoride) (PVDF) composite films were prepared by introducing polystyrene-block-poly(methyl methacrylate) (PS-b-PMMA) into PVDF matrix. Uniform dispersion and good compatibility of PS-b-PMMA in matrix were observed, which was helpful for high breakdown strength (E_b). The composite film with 9 wt% PS-b-PMMA showed the maximum E_b of 522 kV/mm and the high discharged energy density (U_e) of 10.1 J/cm³, which were 1.7 times and 2.6 times higher than pure PVDF, respectively. Besides, a charged-discharged efficiency (η) of 88% was much higher than pure PVDF at 300 kV/mm, which was beneficial to energy storage.