石墨烯_量子点复合材料的研究进展_赵国升
第４１卷第２期２０１３年２月化 工 新 型 材 料
ＮＥＷ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳＶｏｌ．４１Ｎｏ．２
·９·
基金项目：吉林省科技发展计划项目（２０１００５４６）资助；吉林师范大学研究生创新科研计划项目（２０１１２２）资助作者简介：赵国升（１９７９－），男，硕士，讲师，现从事功能材料的研究。联系人：常立民。
石墨烯／量子点复合材料的研究进展
赵国升１，２ 郑 杰１ 丁 燕１ 常立民１，２＊
（１．吉林师范大学化学学院，四平１３６０００；
２．吉林师范大学环境友好材料制备与应用教育部重点实验室，四平１３６０００
）摘 要 石墨烯／量子点复合材料因其具有优异的性能，近年来已成为国内外研究的热点。着重介绍了石墨烯／量子点复合材料的制备方法和应用进展。
关键词 石墨烯，量子点，复合材料，制备方法
Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ｇｒａｐｈｅｎｅ／ｑｕａｎｔｕｍ ｄｏｔｓ ｃｏｍｐ
ｏｓｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌＺｈａｏ Ｇｕｏｓｈｅｎｇ１，
２ Ｚｈｅｎｇ Ｊｉｅ１ Ｄｉｎｇ Ｙａｎ１ Ｃｈａｎｇ
Ｌｉｍｉｎ１，
２
（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｊｉｌｉｎ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｉｐｉｎｇ
１３６０００；２．Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ
ｏｆ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＦｒｉｅｎｄｌｙ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｊｉｌｉｎ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｉｐｉｎｇ
１３６０００）Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｇｒａｐｈｅｎｅ／ｑｕａｎｔｕｍ ｄｏｔｓ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｈａｓ ａ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ａｎｄ ｂｅｃｏｍｅ ａ ｈｏｔ ｔｏｐｉｃ ａｔ ｈｏｍｅａｎｄ ａｂｒｏａｄ ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｇｒａｐｈｅｎｅ／ｑｕａｎｔｕｍ ｄｏｔｓ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌｗｅｒｅ
ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｋｅｙ
ｗｏｒｄｓ ｇｒａｐｈｅｎｅ，ｑｕａｎｔｕｍ ｄｏｔ，ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌ，ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ 石墨烯／量子点复合材料作为一种功能材料，
综合了石墨烯材料室温导电速度最快、导热能力最强、比表面积大、力学
强度最大［
１－
４］与量子点独特的、可调谐的光学特性、发光效率较高等优点
［５－
６］，具有令人期待的光电性能、光可调谐性和光
催化性，
为改善电子－空穴电荷分离以及电子转移效率提供了一条有效的途径，在太阳能电池、柔性光电材料、传感器等领域中具有广泛的应用前景。
１ 制备方法
１．１ 水热法
Ｘｕｅ等［７］
将一定量的氧化石墨（ＧＯ）
加入乙酸锌的溶液中，用氨水调节ｐＨ值至９，然后再滴加硫化钠溶液，１４０℃下水热反应１０ｈ制备了石墨烯－硫化锌（Ｇ－
ＺｎＳ）纳米复合材料。Ｌｕ等［８］
将ＧＯ的分散液加入到外包硫甘油的碲化镉
（ＣｄＴｅ）纳米晶的反应体系中，搅拌使ＧＯ与ＣｄＴｅ形成氢键，然后在２００℃下水热反应４５ｍｉｎ制备了Ｇ－ＣｄＴｅ量子点复合纳米片。
１．２ 溶剂热法
Ｌｉ等［９］将一定量的ＧＯ和乙酸锌置于ＤＭＳＯ中制成分散
液，然后在１８０℃下于反应釜中反应１０ｈ制备了Ｇ－ＺｎＳ量子点纳米复合材料。
Ｗａｎｇ等
［１０］
以乙酸锌或者乙酸镉为金属源、硫脲为硫源、乙二醇为溶剂，并加入适量的ＧＯ和聚丙烯酸（ＰＡＡ）
，然后将混合物置于反应釜中，１８０℃下反应２０ｈ，分别制备了Ｇ－ＺｎＳ和Ｇ－ＣｄＳ纳米复合材料。
１．３ 电化学法
Ｋｉｍ等［１
１］
采用电化学方法制备了石墨烯／硒化镉复合材料。以石英为基底，
采用电子束蒸发器在其表面涂覆厚度小于３００ｎｍ的镍层，然后在氩气保护下，通入甲烷和氢气的混合气，通过化学气相沉积法在镍层表面涂覆石墨烯膜层，接着以双层的石墨烯／镍为基底，旋涂ＳＫＵ－１储液，经陈化，煅烧形成纳米介孔硅薄层，刻蚀除去ＳＫＵ－１膜的中心，露出石墨烯层并在其表面连接上随后用于电沉积的导线，以涂覆ＳＫＵ－１的石墨烯为工作电极，Ａｇ／ＡｇＣｌ为参比电极，Ｐｔ为对电极，组成三电极体系，在电解液（组成为ＣｄＳＯ４和ＳｅＯ２）中，在５０℃下，采用恒压（—０．７Ｖ）电沉积使ＣｄＳｅ沉积到石墨烯表面形成ＣｄＳｅ量子点阵列，然后用ＨＦ溶液除去模板ＳＫＵ－１，最后除去石墨烯层以下的基底得到复合材料。
Ｊｏｙａｓｈｉｓｈ等［１２］
在稀Ｈ２ＳＯ４中将碳纳米管电化学氧化，
解聚，然后向溶液中加入一定量的ＣｄＳＯ４和Ｎａ２ＳｅＯ３，经电化学还原使ＣｄＳｅ纳米簇原位组装到石墨烯表面制备了石墨烯／硒化镉复合材料。
１．４ 其它方法
Ｇｅｎｇ等
［１３］
在氩气保护下，１１８℃时，在无水吡啶中用吡啶置换ＣｄＳｅ量子点（ＱＤｓ）的配体ＰＯＴＯ得到外包吡啶的ＱＤｓ，再与化学转化的石墨烯（ＣＣＧ）于水中混合反应后浓缩，过ＣＥ
化工新型材料第４１卷
膜（孔径为０．１μｍ）得到石墨烯－半导体量子点非共价复合材料（ＧＱ）。
Ｗａｎｇ等［１４］采用简便的一锅法在石墨烯纳米层上修饰ＣｄＳｅ量子点制备了光学性质可控的荧光Ｇ－ＣｄＳｅ纳米复合材料。将一定量的ＳｅＯ２和Ｃｄ（Ｏ２Ｃ１６Ｈ３１）２加入到ＯＤＥ－石墨烯的分散液中，持续搅拌下，以２５℃／ｍｉｎ的速度升温至２４０℃反应２０ｍｉｎ得到Ｇ－ＣｄＳｅ。
Ｃｈｕ等［１５］采用接枝法通过氨解反应把ＣｄＴｅ纳米棒嫁接到氧化石墨烯（ＧＯ）上得到了ＧＯ－ＣｄＴｅ复合材料。首先将ＧＯ用ＳＯＣｌ２修饰使其连接上－ＣＯＣｌ基团；然后在ＣｄＴｅ纳米棒两端包覆Ｌ－半胱氨酸；两者在氮气保护下于ＴＨＦ中５０℃下反应２４ｈ，经过ＰＴＦＥ膜过滤得到了ＧＯ－ＣｄＴｅ。
Ｙａｎ等［１６］以聚合物刷为模板采用ＡＴＲＰ技术合成了ＣｄＳ／ＣｄＳｅ共同敏化石墨烯的ＣｄＳ／ＣｄＳｅ－石墨烯纳米复合材料。将一定量的石墨烯和大分子引发剂置于ＴＨＦ中搅拌得到石墨烯膜层组装上大分子引发剂的复合物；在反应瓶中加入一定量的Ｃｄ（ＭＡ）２单体和蒸馏水，氮气保护下，再加入一定量的联吡啶和ＣｕＢｒ，搅拌一段时间后，加入复合物，６０℃下反应４ｈ得到接枝聚合物，然后将其置入真空反应器中，连续通入Ｈ２Ｓ，室温下反应２４ｈ后将其置入Ｎａ２ＳｅＳＯ３溶液中，５０℃下反应２ｈ，得到了ＣｄＳ／ＣｄＳｅ－石墨烯。
２ 应用进展
２．１ 太阳能电池
Ｇｕｏ等［１７］采用一个简单的单元叠加的办法开发了一种新型的层状的石墨烯／ＱＤ电子迁移体系。光感应（特别是光电流）的显著提高表明，石墨烯具有优良的收集和转移光生电子的能力，这种层状的纳米膜能够提供一条新颖有效的途径来开发应用于下一代太阳能电池的高效捕光器件。同年，Ｄａｉ教授［１８］也报道了基于多层石墨烯／ＱＤｓ复合材料而开发的高效的太阳能电池。石墨烯优良的功能和独特的层状结构的组合效应使能量转换效率显著提高。
Ｒｅｍｙａ等［１９］研究了用于提高光电化学太阳能电池性能的ＴｉＯ２／ＣｄＳｅ／ＦＧＯ／Ａｕ复合材料的纳米尺度连通性。与ＴｉＯ２／ＣｄＳｅ／ＦＧＯ复合材料和ＴｉＯ２／ＣｄＳｅ／Ａｕ复合材料相比，基于ＴｉＯ２／ＣｄＳｅ／ＦＧＯ／Ａｕ复合材料的光电化学太阳能电池的光伏和光电流显著提高，光伏超过了１００ｍＶ，光电流提高了近６倍，ＩＰＣＥ为２７％；时间分辨荧光衰减实验表明，ＴｉＯ２／ＣｄＳｅ／ＦＧＯ／Ａｕ复合材料中电子转移分步进行，由ＣｄＳｅ ＱＤｓ到ＴｉＯ２，再到ＦＧＯ，最后到Ａｕ ＮＰｓ，且电子转移速率更快；导电ＡＦＭ表明，ＴｉＯ２／ＣｄＳｅ／ＦＧＯ／Ａｕ复合材料具有优良的纳米尺度连通性，并具有很高的光电导，其平均值为０．００３１ｓ／ｃｍ。
Ｃｈｅｎ等［２０］通过在量子点敏化太阳能电池中加入石墨烯薄膜构建了一种新型的太阳能电池，证明了石墨烯－ＺｎＯ纳米棒电极有利于提高ＱＤＳＳＣｓ中的电子迁移（增幅为５４．７％）。ＱＤＳＳＣｓ中的串联电阻下降可以促进电子迁移，并抑制界面载流子的再复合，从而提高填充因子（ＦＦ可达到６２％左右）。
Ｃｈｅｎ等［２１］通过沉积法在石墨烯膜上修饰ＣｄＳｅ量子点制备了石墨烯－ＣｄＳｅ量子点纳米复合材料，并在其基础之上，构建了可调控的光伏电池。ＱＤＳＳＣｓ的ＰＣＥ值大约是０．６％，此
时的ＩＰＣＥ值最高可达到１７％。对石墨烯膜上粒径为３．３ｎｍＣｄＳｅ量子点的计算结果表明，电子迁移率为３．６×１０８ｓ－１，电子平均寿命为１．７ｎｓ。
陶丽华等［２２］采用原位合成法制备了石墨烯／ＣｄＳ量子点复合材料，并考察其作为锂离子电池负极材料的电化学性能。交流阻抗揭示电解质在石墨烯／ＣｄＳ量子点复合材料表面形成稳定的ＳＥＩ膜，首次放电比容量达１２６４．７ｍＡｈ／ｇ，循环２０次后可逆容量为８８８．９ｍＡｈ／ｇ。结果显示ＣｄＳ量子点提高了石墨烯结构的稳定性和层间传导性，从而导致复合材料的电化学性能明显优于单独的石墨烯材料。
２．２ 柔性光电材料
Ｇｅｎｇ等［１３］成功地完成了新型石墨烯－半导体量子点非共价复合材料体系材料制备，实现了具有光电转化性和具有光电转化性能的透明导电薄膜。通过ＱＤｓ的配体置换和利用π－π相互作用，使化学转化的石墨烯与ＣｄＳｅ量子点通过吡啶结合在一起，解决了石墨烯和半导体量子点在水溶液中共溶以及相互作用增强等问题。光电导实验证明，在可见光照射下，激发电子从ＣｄＳｅ迁移到石墨烯上。通过增加ＣｄＳｅ量子点的浓度，复合体系暗电导逐渐降低，光敏性能逐渐增强。由于石墨烯的引入，复合体系薄膜的光电导率与纯量子点体系的薄膜相比，获得１０个数量级的增加。
２．３ 传感器
Ｚｈａｎｇ等［２３］提出了一种简便的方法来制备石墨烯／ＣｄＳｅＮＰｓ多层膜，并用这种膜开发一种新型的电子转移系统使其有望应用于生物领域。这种光敏膜是由ＰＡＡ功能化的石墨烯与正电性的ＣｄＳｅ ＮＰｓ通过ＬＢＬ组合所构建的，其光响应能力显著增强且光响应速度极快，这表明石墨烯非常适合收集和转移光生电子并能提高生物传感器的灵敏度。基于石墨烯／ＣｄＳｅ ＮＰｓ多层膜开发了一种无标记的光电化学传感器，其对凝血酶极其敏感以及特异性检测。通过结合石墨烯独特的性质和ＬＢＬ组合多样性的这一方法，预计将有助于制造高效无标记的光电化学传感器。
Ｄｅｎｇ等［２４］采用ＥＲＧＯ构建了一个纳米生物传感平台，用该平台开发了用于ＱＤｓ电化学发光（ＥＣＬ）的一种信号放大系统。由于ＧＯ的结构缺陷，用于修饰电极的ＧＯ表面涂覆的ＱＤｓ的ＥＣＬ发射发生了显著的猝灭。测试结果表明，ＧＯ经电化学还原后，其缺陷结构得到复原。在作为共反应物的溶解Ｏ２存在下，与ＱＤｓ修饰的电极和ＱＤｓ／ＧＯ修饰的电极相比，由于ＥＲＧＯ吸收溶解Ｏ２有利于电子转移，所以ＱＤｓ／ＥＲ－ＧＯ修饰的电极ＥＣＬ强度提高了４．２～１７８．９倍。在ＱＤｓ／ＥＲＧＯ修饰的电极上再共价交联胆碱氧化酶（ＣｈＯ）构建了一种ＥＣＬ生物传感器，该传感器对ＣｈＯ的线性响应范围为１０～２１０μＭ，检出限为８．８μＭ；在ＱＤｓ／ＥＲＧＯ修饰的电极上再共价交联乙酰胆碱酯酶构建了另一种ＥＣＬ生物传感器，其对乙酰胆碱酯酶的线性响应范围为１０～２５０μＭ，检出限为４．７μＭ。这种绿色又简便的方法制备的石墨烯－ＱＤｓ系统在电子器件和生物分析领域将具有应用潜力。
Ｇｕｏ等［２５－２６］把ＣｄＳ量子点、石墨烯和琼脂糖组合在一起制备了Ｇ－ＣｄＳ－琼脂糖复合材料，以此为基础，开发了一种提高ＥＣＬ的新方法，制造了超灵敏检测甲胎蛋白（ＡＦＰ）的一种无
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０１
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第２期赵国升等：石墨烯／量子点复合材料的研究进展
标记ＥＣＬ免疫传感器。复合材料涂覆在玻碳电极表面形成了坚固薄片，其显示出高的ＥＣＬ强度、极好的生物相容性和高稳定性。把ＡＰＳ连接到复合材料薄片上之后，电极的ＥＣＬ信号显著增强。通过戊二醛把ＡＦＰ的抗体固定到该电极上成功地构建了ＥＣＬ免疫传感器。ＡＦＰ与其抗体之间的特异免疫反应致使ＥＣＬ强度下降，ＡＦＰ的对数浓度在０．０００５～５０ｐｇ／ｍＬ之间呈线性响应，检出限为０．２ｆｇ／ｍＬ。Ｇ－ＣｄＳ－琼脂糖复合材料薄片显著提高了ＥＣＬ，这为把石墨烯和ＱＤｓ ＥＣＬ应用于分析系统和ＥＣＬ传感器领域开辟了一条新途径。
Ｗａｎｇ等［２７］开发了一种提高ＥＣＬ的新方法，通过把ＣｄＳｅ量子点和ＧＯ－ＣＨＩＴ组合在一起制备了ＣｄＳｅ ＱＤｓ／ＧＯ－ＣＨＩＴ复合材料，并用该材料构建了ＥＣＬ传感器。以Ｃｙｔ Ｃ为分析物的结果表明，该传感器灵敏度很高，线性响应范围为４．０～３２４μＭ，检出限为１．５μＭ。该ＥＣＬ传感器能够从葡萄糖和牛血清蛋白中选择性识别Ｃｙｔ Ｃ。
Ｙａｎｇ等［２８］制备了量子点功能化的石墨烯膜ＱＤｓ／ＧＳ复合材料，并用其作为标签制备了夹心型电化学免疫传感器来检测一种癌生物标记物（如ＰＳＡ）。第一抗－ＰＳＡ抗体也被固定在ＧＳ上。该免疫传感器具有良好的线性响应范围（０．００５～１０ｎｇ／ｍＬ）和检测限（３ｐｇ／ｍＬ）。该免疫传感器检测病人血清样品中的ＰＳＡ，取得令人满意的结果，可广泛地应用于临床诊断。
为了检测上皮细胞生长的分子（ＥｐＣＡＭ）抗原（一种常见的上皮肿瘤来源标志物），Ｓｈｉｄｄｉｋｙ等［２９］以生物纳米结合物作为信号转导标签，研发了一种灵敏的电化学免疫传感器。以羧基化的二维氧化石墨烯纳米膜（２Ｄ－ＧＲｓ）、固定化的链霉亲和素与氨基化的ＣｄＳｅ ＱＤｓ经碳亚二胺化学偶联在ＧＲｓ上形成羧化物，成功地用ＣｄＳｅ ＱＤｓ和抗体使２Ｄ－ＧＲｓ功能化，构建了生物纳米结合物，其可以与生物标记的二次抗体进行免疫反应。羧基化的ＧＲｓ具有很多活性位点，可以使许多ＣｄＳｅＱＤｓ固定到生物纳米结合物上，由此提高了免疫传感器的灵敏度。对ＰＢＳ缓冲液和血清样品的分析结果表明，该方法采用阳极溶出伏安读出的检测限分别能达到１００ｆｇ／ｍＬ和１ｐｇ／ｍＬ，Ｓ／Ｎ＝３。该传感器具有很高的选择性、重现性和稳定性，可成为一种极有前途的方法来前期检测临床或者生物样品中肿瘤标志物。
３ 结语
石墨烯／量子点复合材料结合了石墨烯和量子点两种材料的优异性能，具有优异的光电转化性能，为提高电子转移效率和抑制载流子再复合提供了一条有效的解决途径，有望成为下一代太阳能电池的组成材料，引起了人们的广泛兴趣。虽然石墨烯／量子点复合材料的研究还处于起步阶段，但是相信随着研究的不断深入，石墨烯／量子点复合材料会越来越多，其应用领域和应用前景将非常广阔。
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收稿日期：２０１２－０３－２０
修稿日期：２０１２－１２－１９
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１
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多孔石墨烯材料的研究进展
多孔石墨烯材料的研究进展 摘要：多孔石墨烯材料同时结合了石墨烯和多孔材料的优点，具有独特的二维结构及优异的理化性质，是一种具备巨大应用潜力的新型纳米碳质材料。然而单一的石墨烯材料很难充分满足各个领域的应用需求，且石墨烯片层容易堆叠和团聚，制约了其实际应用的发展。通过掺杂、改性、组装和复合等手段制备石墨烯衍生物及石墨烯纳米复合物等石墨烯基材料可以丰富并优化石墨烯的性质，拓展并提升石墨烯的性能，对于促进石墨烯的实际应用具有重大意义。作为一种新型石墨烯衍生物，多孔石墨烯以其二维片状结构、超高比表面积、开放的能带间隙、丰富的活性位点等特性吸引了研究者的很大关注。 关键词：石墨烯；杂化；石墨烯衍生物 引言 如果以化学家的视角将人类和世界写成一本书，碳元素必将会跻身关键词之列：从碳基生命到无机碳素，从史前壁画到太空天梯，从钻木取火到蒸汽革命，再从笔墨纸砚书酒花到柴米油糖酱醋茶，碳的身影无处不在，不可替代。作为世界上最为普遍和奇妙的元素，碳变化多端的魅力归因于其电子轨道杂化方式的多样性及其特殊的成键能力和成键方式。碳原子含有四个价电子，往往以sp，sp2和sp3等杂化形式构成具有不同性质的单质或化合物。以碳单质为例，碳元素存在多种结构、性质迥异的同素异形体。其中sp杂化形式的卡宾碳异常活泼，不易单独稳定存在；sp3杂化的金刚石稳定、超硬、价高，化学修饰较困难；sp2杂化的石墨、石墨烯化学修饰较易且具有独特的电子共轭体系，此外还存在杂化形式介于sp2杂化和sp3杂化之间的富勒烯及包含多种杂化形式碳原子的无定形碳等等。碳家族的众多成员极大丰富了碳质材料的性质，为其在各领域的广泛应用奠定了基础[1]。 1石墨烯及石墨烯基材料 石墨烯即单层或少层石墨薄片，是sp2杂化碳原子按照蜂窝状六元环结构排列而成的二维平面网络结构。2004年，曼彻斯特大学的Novoselov和Geim教授研究组利用机械剥离法成功得到独立存在的单原子层石墨烯，两位物理学家因这一开创性的发现在2010年共同获得诺贝尔物理学奖。然而当我们认真地追根溯源时，会发现石墨烯并非一颗横空出世的新星，围绕石墨烯的讨论已经在科学界
石墨烯聚乳酸复合材料
Preparation of Polylactide/Graphene Composites From Liquid-Phase Exfoliated Graphite Sheets Xianye Li,1Yinghong Xiao,2Anne Bergeret,3Marc Longerey,3Jianfei Che1 1Key Laboratory of Soft Chemistry and Functional Materials,Nanjing University of Science and Technology, Nanjing210094,China 2Jiangsu Collaborative Innovation Center of Biomedical Functional Materials,Jiangsu Key Laboratory of Biomedical Materials,College of Chemistry and Materials Science,Nanjing Normal University, Nanjing210046,China 3Materials Center,Ales School of Mines,30319Ales Cedex,France Polylactide(PLA)/graphene nanocomposites were pre-pared by a facile and low-cost method of solution-blending of PLA with liquid-phase exfoliated graphene using chloroform as a mutual solvent.Transmission electron microscopy(TEM)was used to observe the structure and morphology of the exfoliated graphene. The dispersion of graphene in PLA matrix was exam-ined by scanning electron microscope,X-ray diffrac-tion,and TEM.FTIR spectrum and the relatively low I D/I G ratio in Raman spectroscopy indicate that the structure of graphene sheets(GSs)is intact and can act as good reinforcement fillers in PLA matrix.Ther-mogravimetric analysis and dynamic mechanical analy-sis reveal that the addition of GSs greatly improves the thermal stability of PLA/GSs nanocomposites.More-over,tensile strength of PLA/GSs nanocomposites is much higher than that of PLA homopolymer,increasing from36.64(pure PLA)up to51.14MPa(PLA/GSs-1.0). https://www.sodocs.net/doc/8d13569547.html,POS.,35:396–403,2014.V C2013Society of Plastics Engineers INTRODUCTION Polylactide(PLA),a renewable,sustainable,biode-gradable,and eco-friendly thermoplastic polyester,has balanced properties of mechanical strength[1],thermal plasticity[2],and compostibility for short-term commod-ity applications[3,4].It is currently considered as a promising polymer for various end-use applications for disposable and degradable plastic products[5–8].Never-theless,improvement in thermal and mechanical proper-ties of PLA is still needed to pursue commercial success. To achieve high performance of PLA,many studies on PLA-based nanocomposites have been performed by incorporating nanoparticles,such as clays[9,10],carbon nanotubes[11–13],and hydroxyapatite[14].However, research on PLA-based nanocomposites containing gra-phene sheets(GSs)or graphite nanoplatelets has just started[15–17].GSs exhibit unique structural features and physical properties.It has been known that GSs have excellent mechanical strength(Young’s modulus of1,060 GPa)[18],electrical conductivity of104S/cm[19],high specific surface area of2,630m2/g[20],and thermal sta-bility[21].Polymer nanocomposites based on graphene show substantial property enhancement at much lower fil-ler loadings than polymer composites with conventional micron-scale fillers,such as glass[22]or carbon fibers [23],which ultimately results in lower filler ratio and simple processing.Moreover,the multifunctional property enhancement of nanocomposites may create new applica-tions of polymers. However,the incorporation of graphene into PLA matrix is restricted by cost and yield.Although the weak interactions that hold GSs together in graphite allow them to slide readily over each other,the numerous weak bonds make it difficult to separate GSs homogeneously in sol-vents and polymer matrices[24].Many methods have been reported for exfoliation of graphite,such as interca-lation with alkali metals[25]or oxidation in strong acidic conditions[26–29].Recently,exfoliation of graphite in liquid-phase was found to be able to give oxide-free GSs with high quality and yield at relatively low cost[30–35]. Correspondence to:Y.H.Xiao;e-mail:yhxiao@https://www.sodocs.net/doc/8d13569547.html, or J.F.Che; e-mail:xiaoche@https://www.sodocs.net/doc/8d13569547.html, Contract grant sponsor:Specialized Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education of China;contract grant number: 20123219110010;contract grant sponsor:Natural Science Foundation of Jiangsu Province of China;contract grant number:BK2012845;contract grant sponsors:Priority Academic Program Development of Jiangsu Higher Education Institutions(PAPD),contract grant sponsor:Financial support for short visit from Ales School of Mines,France. DOI10.1002/pc.22673 Published online in Wiley Online Library(https://www.sodocs.net/doc/8d13569547.html,). V C2013Society of Plastics Engineers POLYMER COMPOSITES—2014
水热合成Fe2O3石墨烯纳米复合材料及其电化学性能研究
常熟理工学院学报（自然科学）Journal of Changshu Institute Technology （Natural Sciences ）第26卷第10Vol.26No.102012年10月Oct.,2012 收稿日期：2012-09-05 作者简介：季红梅（1982—），女，江苏启东人，讲师，工学硕士，研究方向：无机功能材料．水热合成Fe 2O 3/石墨烯纳米 复合材料及其电化学性能研究 季红梅1，于湧涛2，王露1，王静1，杨刚1 （1.常熟理工学院化学与材料工程学院，江苏常熟215500；2.吉林石化公司研究院，吉林吉林132021） 摘要：利用水热法成功合成了Fe 2O 3/石墨烯（RGO ）锂离子电池负极材料.导电性能良好的石墨烯网络起到连接导电性能极差的Fe 2O 3和集流体的作用.电化学性能测试表明，180℃下得到的 Fe 2O 3/RGO 具有良好的比容量和循环稳定性.在不同倍率充放电过程中，初始放电比容量为1023.6mAh/g （电流密度为40mA/g ），电流密度增加到800mA/g 时，放电比容量维持在406.6 mAh/g ，大于石墨的理论放电比容量~372mAh/g.在其他较高的电流密度下比容量均保持基本不变.该Fe 2O 3/RGO 有望成为高容量、低成本、低毒性的新一代锂离子电池负极材料.关键词：Fe 2O 3；石墨烯；负极材料中图分类号：TM911文献标识码：A 文章编号：1008-2794（2012）10-0055-05 自从P.Poizot [1]等报道过渡金属氧化物可以作为锂离子电池负极材料这一研究后，金属氧化物负极便逐渐引起人们的重视.铁的氧化物具有比容量大、倍率性能好和安全性能高等优点，且原料来源丰富、价格低廉、环境友好，因此是一类很有发展潜力的动力锂离子电池负极材料.Fe 2O 3作为一种常温下最稳定的铁氧化合物，理论容量为1005mAh/g ，远高于石墨类材料的理论比容量，已经成为锂离子电池负极材料的一个研究热点.近年来，石墨烯由于其高的电传导性，大的比表面积，良好的化学稳定性和柔韧性而被尝试用于与活性锂离子电池负极材料复合，提升材料的电化学性能.比如，Cui Y [2]课题组在溶剂热条件下两步法得到Mn 3O 4与石墨烯的复合材料，改善了Mn 3O 4的比容量和循环性能.Co 3O 4，Fe 3O 4等金属氧化物材料与石墨烯复合也有被研究，本课题组在石墨烯和金属氧化物材料复合方面也做了大量的工作[3].本文通过水热法一步合成Fe 2O 3/石墨烯纳米复合材料，并研究了其电化学性能，合成过程中采用三乙烯二胺提供反应的碱性环境，并控制Fe 2O 3的粒子生长.1 实验 1.1试剂和仪器 三乙烯二胺（C 6H 12N 2）；无水三氯化铁（FeCl 3）；石墨；硝酸钠（NaNO 3）；浓硫酸（H 2SO 4）；高锰酸钾（KMnO 4）；双氧水（H 2O 2）和盐酸（HCl ），以上试剂均为分析纯.实验用水为去离子水.日本理学H-600型透射电子显微镜；日本理学D/max2200PC 型X 射线衍射仪；德国Bruker Vector 22红外光谱仪；日本JEOL-2000CX 透射电镜；美国Thermo Scientific Escalab 250Xi 光电子能谱仪；LAND 电池
石墨烯材料的研究进展论文
石墨烯材料的研究进展 摘要：石墨烯是近年被发现和合成的一种新型二维碳质纳米材料。由于其独特的结构 和新奇的物化性能，在改善复合材料的热性能、力学性能和电性能等方面具有很大的潜力，已成为纳米复合材料研究的热点。综述了石墨烯纳米复合材料的制备与应用研究进展，并对石墨烯纳米复合材料的发展前景进行了展望。 关键词：石墨烯；纳米复合材料；制备；应用 1，材料的基本情况 石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的碳质材料，是构成其它碳同素异形体的基本单元。石墨烯的理论研究已有６０多年的历史，一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在。２００４年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫用胶带反复剥离高定向热解石墨的方法，得到了稳定存在的石墨烯。石墨烯的出现颠覆了传统理论，使碳的晶体结构形成了从零维的富勒烯、一维的碳纳米管、二维的石墨烯到三维的金刚石和石墨的完整体系。 石墨烯的结构非常稳定。石墨烯内部的碳原子之间的连接很柔韧，当施加外力于石墨烯时，碳原子面会弯曲变形，使得碳原子不必重新排列来适应外力，从而保持结构稳定。这种稳定的晶格结构使石墨烯具有优秀的导热性。石墨烯是构成石墨，木炭，碳纳米管和富勒烯碳同素异形体的基本单元。完美的石墨烯是二维的，它只包括六边形(等角六边形); 如果有五边形和七边形存在，则会构成石墨烯的缺陷。12个五角形石墨烯会共同形成富勒烯。石墨烯卷成圆桶形可以用为碳纳米管 石墨烯的出现在科学界激起了巨大的波澜，人们发现，石墨烯具有非同寻常的导电性能、超出钢铁数十倍的强度和极好的透光性，它的出现有望在现代电子科技领域引发一轮革命。 石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；导热系数高于碳纳米管和金刚石，石墨烯是迄今为止世界上强度最大的材料，据测算如果用石墨烯制成厚度相当于普通食品塑料包装袋厚度的薄膜（厚度约100 纳米），那么它将能承受大约两吨重物品的压力，而不至于断裂，石墨烯是世界上导电性最好的材料。 常温下其电子迁移率比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率比铜或银更低，为目前世上电阻率最小的材料。因为它的电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此被期待可用来发展出更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体，也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。石墨烯另一个特性，是能够在常温下观察到量子霍尔效应。 2，最热的应用合成 石墨烯的应用范围广阔。根据石墨烯超薄，强度超大的特性，石墨烯可被广泛应用于各领域． 根据其优异的导电性，使它在微电子领域也具有巨大的应用潜力。石墨烯有可能会成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机，碳元素更高的电子迁移率可以使未来的计算机获得更高的速度。最小最快石墨烯晶体管。2011年4月7日IBM向媒体展示了其最快的石墨烯晶体管，该产品每秒能执行1550亿个循环操作，比之前的试验用晶体管快50%。 石墨烯材料还是一种优良的改性剂，在新能源领域如超级电容器、锂离子电池方面，由
石墨烯复合材料
石墨烯复合材料 石墨烯是单层碳原子通过sp2杂化形成的蜂窝点阵结构，属于二维原子晶体，此独特的空间结构，给石墨烯带来了优异的电学、力学、热学和比表面积大等性质。但是二维石墨烯由于片层之间具有较强的π-π作用和范德华力，使得石墨烯容易聚集形成石墨，限制了石墨烯在各个领域中的应用。因此，为了防止石墨烯的聚集和拓展石墨烯的应用，科研工作者将石墨烯与高分子或者无机纳米粒子进行复合，从而得到具有优异性能的复合材料。石墨烯的复合材料具有化学稳定性高、比表面积大，易回收等特点，在环境治理方面受到了科学家的青睐。 一、石墨烯复合材料的分类和制备 1、石墨烯-高分子复合材料 石墨烯-高分子复合材料，石墨烯的独特的结构和性能，对于改善高分子的导电性、热性能和吸附能力等方面有非常大的应用价值。制备石墨烯-高分复合材料最直接的方法是将高分子溶液与石墨烯的溶液混合，其中高分子和填充物在溶剂中的溶解能力是保证最佳分散度的重要因素。因此，在溶液混合时，可以将石墨基质表面功能化来提高它在多种溶剂中的溶解度。例如，异氰酸
苯酯修饰的GO在在聚苯乙烯的DMF溶液中表现出了较好的溶解度。 2、石墨烯-无机纳米粒子复合材料 无机纳米粒子存在着易于团簇的问题，并且选择合适的载体也是其广泛应用需要解决的问题。石墨烯具有多种优异的性能，并且具有较大的比表面积，可以成为无机纳米材料的载体。无机纳米粒子可以将易于团簇的石墨烯片层分开，防止团簇，从而两者形成石墨烯-无机纳米粒子新型的复合材料，这些材料广泛的应用于检测、催化和气体存储等方面。目前已报道的有负载的金属纳米粒子Ag、Au、氧化物纳米粒子ZnO和Fe3O4等。 3、其它石墨烯复合材料 石墨烯不仅仅可以和高分子、无机纳米材料复合，还可以同时结合高分子、纳米粒子和碳基材料中的一种或者两种，形成多元的含有石墨烯的复合材料。这类材料具有多功能性，用于超级电容器或者传感器等。 二、石墨烯复合材料在水治理的应用 1、吸附作用 碳材料中活性碳和碳纳米管被广泛的应用于水净化领域，将石墨烯与其它化合物进行复合，这些复合材料在吸附污染物上有非常高的效率，可以应用于染料、多芳香环烃和汽油的吸附。比如利用磁性-壳聚糖-石墨烯的复合材料可以大大提高去除溶液中的亚甲基蓝的效率，吸附能力达到
石墨烯复合材料的研究及其应用
石墨烯复合材料的研究及其应用 任成，王小军，李永祥，王建龙，曹端林 摘要：石墨烯因其独特的结构和性能，成为物理化学和材料学界的研究热点。本文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。 关键词：石墨烯；复合材料；纳米粒子；含能材料 Research and Application of Graphene composites ABSTRACT: Graphene has recently attracted much interest in physics,chemistry and material field due to its unique structure and properties. This paper reviews the structure and classification of graphene composites, mainly inclouding graphene-nanoparticles composites, graphene-polymer composites and graphene-carbonmaterials composites. And resume the application of graphene composites in the field of catalysis, electrochemistry, biological medicine and energetic materials. Keywords: graphene; composites; nanoparticles; energetic materials 石墨烯自2004年曼彻斯特大学Geim[1-3]等成功制备出以来，因其独特的结构和性能，颇受物理化学和材料学界的重视。石墨烯是一种由碳原子紧密堆积构成的二维晶体，是包括富勒烯、碳纳米管、石墨在内的碳的同素异形体的基本组成单元。石墨烯的制备方法主要有机械剥离法，晶体外延法，化学气相沉积法，插层剥离法以及采用氧化石墨烯的高温脱氧和化学还原法等[4-10]。与碳纳米管类似，石墨烯很难作为单一原料生产某种产品，而主要是利用其突出特性与其它材料体系进行复合．从而获得具有优异性能的新型复合材料。而氧化石墨烯由于其特殊的性质和结构，使其成为制备石墨烯和石墨烯复合材料的理想前驱体。本文综述了石墨烯复合材料的结构、分类及其在催化领域、电化学领域、生物医药领域和含能材料领域的应用。
高分子_石墨烯纳米复合材料研究进展
高分子／石墨烯纳米复合材料研究进展 高秋菊１，夏绍灵１，２＊ ，邹文俊１，彭 进１，曹少魁２ （１．河南工业大学材料科学与工程学院，郑州 ４５０００１；２．郑州大学材料科学与工程学院，郑州 ４５００５２ ）收稿：２０１２－０１－０９；修回：２０１２－０４－ ２４；基金项目：郑州科技攻关项目（０９１０ＳＧＹＧ２３２５８－ １）；作者简介：高秋菊（１９８４—），女，硕士研究生，主要从事高分子复合材料的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｇａｏｑｉｕｊ ｕ２００８＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ；＊通讯联系人，Ｔｅｌ：０３７１－６７７５８７２２；Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｈａｏｌｉｎｇ ＿ｘｉａ＠ｈａｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ． 摘要： 石墨烯以其优异的力学、光学、电学和热学性能，得到日益广泛的关注和研究。本文介绍了石墨烯的结构、性能和特点，并对石墨烯的改性方法进行了概括。本文着重综述了高分子／石墨烯纳米复合材料的研究现状和进展，并介绍了高分子／石墨烯纳米复合材料的三种制备方法，即原位插层聚合法、溶液插层法和熔融插层法。此外，还对高分子／石墨烯纳米复合材料的应用前景进行了展望，并对石墨烯复合材料研究存在的问题和未来的研究方向进行了讨论。 关键词：石墨烯；高分子；纳米复合材料；研究进展 引言 石墨烯是以ｓｐ２ 杂化连接的碳原子层构成的二维材料， 其厚度仅为一个碳原子层的厚度。这种“只有一层碳原子厚的碳薄片”，被公认为目前世界上已知的最薄、最坚硬、最有韧性的新型材料。石墨烯具 有超高的强度，碳原子间的强大作用力使其成为目前已知力学强度最高的材料。石墨烯比钻石还坚硬， 强度比世界上最好的钢铁还高１００倍［１］ 。石墨烯还具有特殊的电光热特性， 包括室温下高速的电子迁移率、 半整数量子霍尔效应、自旋轨道交互作用、高理论比表面积、高热导率和高模量、高强度，被认为在单分子探测器、集成电路、场效应晶体管等量子器件、功能性复合材料、储能材料、催化剂载体等方面有广泛 的应用前景［ ２］ 。石墨烯是一种疏松物质，在高分子基体中易团聚，而且石墨烯本身不亲油、不亲水，在一定程度上也限制了石墨烯与高分子化合物的复合，尤其是纳米复合。因而，很多学者对石墨烯的改性进行了大量的研究，以提高石墨烯和高分子基体的亲和性，从而得到优异的复合效应。 １ 石墨烯的改性方法 １．１ 化学改性石墨烯 该方法基于改性Ｈｕｍｍｅｒｓ法［３］ 。首先，由天然石墨制得石墨氧化物， 再通过几种化学方法获得可溶性石墨烯。其化学方法包括：氧化石墨在稳定介质中的还原［４］、通过羧基酰胺化的共价改性［５］ 、还原氧化石墨烯的非共价功能化［ ６］、环氧基的亲核取代［７］、重氮基盐的耦合［８］ 等。此外，还出现了对石墨烯的氨基化［９］、酯化［１０］、异氰酸酯［１１］ 改性等。用化学功能化的方法对石墨烯进行改性，不仅可以提高其溶解性 和加工性能，还可以增强有机高分子间的相互作用。１．２ 电化学改性石墨烯 利用离子液体对石墨烯进行电化学改性已见报道［１２］ 。用电化学的方法，使石墨变成用化学改性石 墨烯的胶体悬浮体。石墨棒作为阴极，浸于水和咪唑离子液的相分离混合物中。以１０～２０Ｖ的恒定电 · ７８· 第９期 高 分 子 通 报
石墨烯基复合材料的制备及吸波性能研究进展
石墨烯基复合材料的制备及吸波性能研究 进展 摘要随着吉赫兹（GHz）频率范围的电磁波在无线通信领域的广泛应用，诸如电磁干扰、信息泄露等问题亟待解决。此外，军事领域中的电磁隐身技术与导弹的微波制导需要，使得电磁波吸收材料受到持续而广泛的关注。因此，迫切需要发展一种厚度薄、频带宽、强吸收的吸波材料。 石墨烯作为世界上最薄硬度最强的纳米材料，优点很多，例如石墨烯制成的片状材料中，厚度最薄，比表面积较大，具有超过金刚石的强度等，这些优点满足吸波材料的需求。石墨烯基复合材料在满足吸波材料基本要求的基础上又提升了材料吸收波的能力。 本文简单地介绍了吸波材料及石墨烯，综述概况了石墨烯基复合材料的研究现状，包括石墨烯复合材料制备方法、微观形貌以及复合材料的吸波性能，提出了石墨烯基复合吸波材料未来的发展方向。 关键词石墨烯基；吸波材料；纳米材料
Progress in Preparation and absorbing properties of graphene-based composites Abstract With the gigahertz (GHz) frequency range of the electromagnetic waves are widely used in wireless communications, such as electromagnetic interference, information leaks and other problems to be solved. In addition, military stealth technology in the field of electromagnetic and microwave guided missiles require such electromagnetic wave absorbing material is subjected to a sustained and widespread concern. Therefore, an urgent need to develop a thin, wide frequency band, a strong absorption of absorbing materials. Graphene as the strongest of the world's thinnest hardness nanomaterials, has many advantages, such as a sheet material made of graphene, the thinnest, large specific surface area, with more than a diamond of strength, these benefits meet absorbers It needs. Graphene-based composites on the basis of absorbing materials to meet the basic requirements but also enhance the ability of the material to absorb waves. This article briefly describes the absorbing material and graphene, graphene reviewed before the status quo based composite materials research, including graphene composite material preparation, morphology and absorbing properties of composites made of graphene-based composite
石墨烯材料研究进展
石墨烯材料研究进展 化学工程与工艺 0909403068 王月 摘要：石墨烯具有非凡的物理及电学性质，如高比表面积、高导电性、高机械强度、易于修饰及大规模生产等。2004年石墨烯的成功剥离，使石墨烯成为形成纳米尺寸晶体管和电路的“后硅时代”的新潜力材料，其产品研发和应用目前正在全球范围内急剧增加。本文通过对石墨烯的特性、制备和应用现状几方面进行了综述。 关键词：石墨烯制备应用进展 石墨烯是碳 原子紧密堆 积成单层二 维蜂窝状晶 格结构的一 种碳质新材 料，是构筑 零维富勒 烯、一维碳 纳米管、三 维体相石墨等sp2杂化碳（即碳以双键相连或连接其他原子）的基本结构单元，如图1所示。石墨烯的理论研究已有60多年的历史，但直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈〃海姆和康斯坦丁〃诺沃肖洛夫，
利用胶带剥离高定向石墨的方法获得真正能够独立存在的二维石墨 烯晶体，并发现了石墨烯载流子的相对论粒子特性，才引发石墨烯研 究热。这以后，制备石墨烯的新方法层出不穷，人们发现，将石墨烯 引入工业化生产的领域已为时不远了[1]。 1石墨烯的特性 石墨烯是零带隙半导体，有着独特的载流子特性，为相对论力学 现象的研 究提供了一条重要 途径；电子在石墨 烯中传输的阻力很 小，在亚微米距离 移动时没有散射，具 有很好的电子传输 性质；石墨烯韧性 好，它们每100nm 距离上承受的最大 压力可达2.9N ［2］，是迄今为止发现的力学性能最好的材料之一。石墨烯特有的 能带结构使空穴和电子相互分离，导致了新电子传导现象的产生,如 量子干涉效应、不规则量子霍尔效应。Novoselov 等观察到石墨烯具 有室温量子霍耳效应，使原有的温度范围扩大了10倍。石墨烯在很 多方面具备超越现有材料的特性，具体如图 2 ［3］所示，日本企业的 一名技术人员形容单层石墨碳材料“石墨烯”是“神仙创造的材料”。 图2 石墨烯的特点
石墨烯在复合材料中的应用
石墨烯在复合材料中的应用 龚欣 （东南大学机械工程学院南京211189） 摘要：介绍了石墨烯与有机高聚物、无机纳米粒子以及其它碳基材料的复合物，同时展望了这些材料在相关领域中的应用前景． 关键词：石墨烯纳米复合材料 2004年至今, 关于石墨烯的研究成果已在SCI检索期刊上发表了超过2000篇论文, 石墨烯开始超越碳纳米管成为了备受瞩目的国际前沿和热点．基于石墨烯的纳米复合材料在能量储存、液晶器件、电子器件、生物材料、传感材料和催化剂载体等领域展现出许多优良性能，具有广阔的应用前景．目前研究的石墨烯复合材料主要有石墨烯/聚合物复合材料和石墨烯/无机物复合材料两类，其制备方法主要有共混法、溶胶-凝胶法、插层法和原位聚合法.本文将对石墨烯的纳米复合材料及其性能等方面进行简要的综述． 一、基于石墨烯的复合物 利用石墨烯优良的特性与其它材料复合可赋予材料优异的性质．如利用石墨烯较强的机械性能，将其添加到高分子中，可以提高高分子材料的机械性能和导电性能；以石墨烯为载体负载纳米粒子，可以提高这些粒子在催化、传感器、超级电容器等领域中的应用． 1.1 石墨烯与高聚物的复合物 功能化后的石墨烯具有很好的溶液稳定性，适用于制备高性能聚合物复合材料．根据实验研究，如用异氰酸酯改性后的氧化石墨烯分散到聚苯乙烯中，还原处理后就可以得到石墨烯-聚苯乙烯高分子复合物．该复合物具有很好的导电性，添加体积分数为1%的石墨烯时，常温下该复合物的导电率可达0.1S/M，可在导电材料方面得到的应用． 添加石墨烯还可显著影响高聚物的其它性能，如玻璃化转变温度(Tg)、力学和电学性能等．例如在聚丙稀腈中添加质量分数约1%的功能化石墨烯，可使其Tg 提高40℃．在聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）中仅添加质量分数0.05%的石墨烯就可以将其Tg提高近30℃．添加石墨烯的PMMA比添加膨胀石墨和碳纳米管的PMMA具有更高的强度、模量以及导电率．在聚乙烯醇（PVA）和PMMA中添加质量分数0.6% 的功能化石墨烯后，其弹性模量和硬度有明显的增加．在聚苯胺中添加适量的氧化石墨烯所获得的聚苯胺-氧化石墨烯复合物的电容量（531F/g）比聚苯胺本身的电容量（约为216F/g）大1倍多，且具有较大的拉伸强度（12.6MPa）．这些性能为石墨烯-聚苯胺复合物在超级电容器方面的应用创造了条件． 石墨烯在高聚物中还可形成一定的有序结构．通过还原分散在Nafition膜中
石墨烯及其纳米复合材料发展.
河北工业大学 材料科学与工程学院 石墨烯及其纳米复合材料发展概况 专业金属材料 班级材料116 学号111899 姓名李浩槊 2015年01月05日
摘要 自从2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，石墨烯因其优异的力学、电学和热学性能已经成为备受瞩目的研究热点。 石墨烯的碳原子排列与石墨的单原子层雷同，是碳原子以sp2混成轨域呈蜂巢晶格(honeycomb crystal lattice)排列构成的单层二维晶体。石墨烯可想像为由碳原子和其共价键所形成的原子尺寸网。石墨烯是世上最薄也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；导热系数高达5300 W/（m·K），高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000 cm2 /（V·s），又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约10-6Ω·cm，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。因为它的电阻率极低，电子跑的速度极快，因此被期待可用来发展出更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体，也适合用来制造透明触控屏幕、光板，甚至是太阳能电池。 石墨烯的结构非常稳定，石墨烯内部的碳原子之间的连接很柔韧，当施加外力于石墨烯时，碳原子面会弯曲变形，使得碳原子不必重新排列来适应外力，从而保持结构稳定。这种稳定的晶格结构使石墨烯具有优秀的导热性。 但是，因为石墨烯片层之间存在很强的范德华力，导致其很容易堆积团聚，在一般溶剂中的分散性很差，所以其应用领域受到了限制。本文通过收集、查阅多篇有关石墨烯研究的论文，分析、整理了石墨烯及其纳米复合材料的制备技术发展及其应用的相关知识、理论。 关键词：石墨烯纳米材料制备复合材料
石墨烯的研究进展概述
龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/8d13569547.html, 石墨烯的研究进展概述 作者：兰耀海 来源：《建材发展导向》2014年第03期 摘要：由于石墨烯具有独特的结构和优越的性能，现己逐渐应用于电子材料、薄膜材 料、储能材料、液晶材料、催化材料等先进的功能材料领域。石墨烯复合材料是石墨烯应用研究中的重要领域，近年来已成为材料研究的热门领域。文章主要对石墨烯的物理化学性质、制备方法、石墨烯复合材料以及应用领域进行简单总结，并对未来石墨烯复合材料的发展做一展望。 关键词：石墨烯；复合材料；研究进展 1 石墨烯的物理化学性质 石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，是只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在，直到2004年，英国科学家成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，从而证实它可以单独存在。石墨烯具有特殊的单原子层结构和奇特的物理性质：强度达130GPa、热导率约5000J/（m·K·S），禁带宽度几乎为零、载流子迁移率达到2×105cm2/（V·s），具有极高的透明度（约为97.7%）、表面积的理论计算值为2630m2/g，石墨烯的杨氏模量（1100GPa）和断裂强度（125GPa）与碳纳米管相当，它还具有分数量子霍尔效应、量子霍尔铁磁性和零载流子浓度极限下的最小量子电导率等一系列优良性质。 石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收大约2.3%的光。石墨烯的物理性能优越可以翘曲成零维的富勒烯，卷成一维的碳纳米管或者堆垛成三维的石墨。石墨烯的基本结构单元为有机材料中最稳定的苯六元环，理想的石墨烯结构是平面六边形点阵，可以看作是一层被剥离的石墨分子，每个碳原子均为sp2杂化，并贡献剩余一个p轨道上的电子形成大π键，π电子可以自由移动，这赋予石墨烯良好的导电性。 2 石墨烯的制备方法 自从2004年曼彻斯特大学的研究小组发现了单层及薄层石墨烯以来，石墨烯的制备引起学术界的广泛关注。由于二维晶体结构在有限温度下是极不稳定，而考察石墨烯的基本性质并充分发挥其优异性能需要高质量的单层或薄层石墨烯，这就要求寻找一种石墨烯的制备方法来满足日益增长的研究及应用需求。 目前石墨烯的制备方法主要划分为三类：第一类为化学剥离法，这种方法通过制备氧化石墨作为前躯体，使用化学还原，溶剂热还原，热膨胀还原等手段得到对应的石墨烯。第二类为
Pt-石墨烯复合材料
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基于石墨烯吸波材料的研究进展
Material Sciences 材料科学, 2018, 8(3), 222-234 Published Online March 2018 in Hans. https://www.sodocs.net/doc/8d13569547.html,/journal/ms https://https://www.sodocs.net/doc/8d13569547.html,/10.12677/ms.2018.83024 Research Progress of Microwave Absorbing Materials Based on Graphene Xingjun Lv, Yingrui Wu, Hang Li, Wei Li School of Civil Engineering, Dalian University of Technology, Dalian Liaoning Received: Mar. 2nd, 2018; accepted: Mar. 21st, 2018; published: Mar. 28th, 2018 Abstract Graphene, as a new type carbon material, due to its excellent physical and chemical properties, has become a research focus. In this paper, the electromagnetic wave absorbing properties and mechanism of graphene composites are reviewed. The development of graphene based composite absorbing materials is expected. Keywords Graphene, Absorbing Material, Composite 基于石墨烯吸波材料的研究进展 吕兴军，武应瑞，李航，李威 大连理工大学土木工程学院，辽宁大连 收稿日期：2018年3月2日；录用日期：2018年3月21日；发布日期：2018年3月28日 摘要 石墨烯作为一种新型的碳材料，由于其优良的物理化学性能成为研究的热点。本文综述了石墨烯复合材料的电磁波吸收性能和机理等，并对石墨烯基复合吸波材料的发展做了展望。 关键词 石墨烯，吸波材料，复合材料