纳米氧化镍和氧化石墨烯复合体系材料的高容量锂离子电池

纳米氧化镍和氧化石墨烯复合体系材料的高容量锂离子电池

纳米氧化镍和还原氧化石墨烯复合材料（Ni（OH）2 / rGO）已采用均匀沉淀后还原的简便方法制备。测量结果表明，Ni（OH）2 /rGO作为锂离子电池负极材料具有1500和1110 mAh g-1的首次放电和充电能力，循环40个周期后为1003 mAh g-1。Ni（OH）2 / rGO复合材料是高容量锂离子电池的有前景的材料。

1简介

对能量需求的增加引起了对替代能源的能量储存和转换装置的激烈研究[1-3]。锂离子电池由于高性能，循环寿命长，维护费用低成为有潜能的能量储存装备[4-7]。目前已发现，它们整体性取的功能不仅取决于结构，也取决于活性材料的晶粒尺寸和形状[8,9]。

石墨烯是一种具有高表面密度的二维材料，具有优良的导电性、高弹性，并具有良好的机械强度。它是一种理想的用于纳米功能材料生长的单原子厚基底[10-14]。最近的研究表明，金属氧化物与氧化石墨烯可用于锂离子电池和超级电容器。[15,16]一般来说，过渡金属氧化物由于锂存储容量高已经被默认为阳极材料[17,18]。但是过渡金属氢氧化物已被探索为锂离子电池的阳极材料由于氢氧化物对氢的渴望。众所周知，由于广泛应用于电池、燃料电池、电化学电容器、电解槽、太阳能电池、电致变色器件，Ni（OH）2已成为一种重要材料[19-22]。据报道，Co（OH）2可作为高性能阳极材料应用于锂离子电池[23]。Li et al.报道称Ni（OH）2可作为锂离子电池的阳极材料[24]。由此推断，Ni（OH）2由于它的高理论比电容，良好的氧化还原性能，且成本低，将作为锂离子电池有潜能的材料。

为了提高Ni（OH）2的电化学活性，降低晶粒尺寸，改变结构和提高电导率至关重要。这样的目标导致了纳米Ni（OH）2含碳材料的发展。我们认为通过纳米Ni（OH）2颗粒在石墨烯表面的生长来获得高性能锂离子电池是可行的。在此，我们介绍获得纳米Ni（OH）2的装饰还原氧化石墨烯（RGO）小板复合材料的一个简单方法，也就是我们说的“Ni(OH)2/rGO”。该过程包含氯化镍在一种用尿素悬浮的氧化石墨烯小板的均相共沉淀和随后减少的氧化石墨烯与肼回流产生RGO小板饰以装饰Ni（OH）2颗粒。作为锂离子电池的阳极材料，Ni（OH）2/rGO复合材料在聚集状态下有1500 和1110 mAh g-1的初始充放电容量。我们简便的合成法提供了可大量生产金属氢氧化物/石墨烯复合材料作为能源材料的路径。

2实验部分

2.1氧化石墨的合成

通过改进的Hummers法用天然石墨合成氧化石墨。简而言之，混合石墨粉（2克；500目，国药集团化学试剂有限公司），放入浓硫酸（96毫升；98%）中冰浴。快速搅拌的同时缓慢滴加高锰酸钾（6克；99.5%），并且保持混合物的温度在20?C以下。冰浴后，将混合物在35?C水浴中搅拌18小时。随着反应的进行，混合物变成棕色膏状。然后慢慢加入150毫升的水到膏状混合物中。由于水加入到浓硫酸中产生大量的热；因此，水要在混合物冰浴条件下缓慢加入并且保持温度低于50o C。用240毫升的水稀释后，向混合物中加入5毫升30%双氧水（国药集团化学试剂有限公司），这个时候稀释溶液的颜色变成亮黄色。连续搅拌2 h后，过滤混合物，并用10%盐酸（aq）洗涤（250毫升），然后用去离子水和无水乙醇去除其它离子。最后，将所得的固体在真空下干燥。

2.2制备Ni(OH)2/rGO复合材料

纳米Ni（OH）2 / RGO由均相沉淀法合成并随后通过氨回流还原。典型的实验中，5 mmol 氯化镍（0.65 g；> 98%）和150 mmol尿素（9克；98%），分别溶于50毫升水，然后将尿素和NiCl2溶液缓慢地依次加入50ml 2mg ml-1氧化石墨悬浮液中并不断搅拌。超声波浴30

分钟后，将混合物在90?C 下加热1.5小时。冷却到室温后，加入0.5毫升N2H4（85%，国药集团化学试剂有限公司）到混合物中，并不断搅拌。然后将混合物在100?C油浴中回流24 h，混合物颜色由黑褐色变至黑色。然后，通过过滤收集黑色混合物。用去离子水冲洗以便去除多余的氨和其它离子，为了获得Ni(OH)2/rGO复合材料将所制备的产品在80o C 下真空干燥8 h。相比之下，无石墨烯的Ni（OH）2也可使用相同的合成方法。

2.3表征

所制备的Ni（OH）2/石墨烯复合材料用X射线衍射（XRD，CuKα射线；λ= 0.15414nm）分析其组成，扫描速度2o/min，扫描范围5-80o。扫描电镜（SEM）使用JSM-6700F（场发射电子；样品室压力约为10-5Pa；加速电压5 kV；工作距离为8mm）。透射电子显微镜（TEM，JEM-2010FEF型；200 keV）研究了复合材料的形貌和结构。拉曼光谱测量使用INVIA (RENISHAW, England)入射光波长为514.5 nm。热重分析（TGA）使用sdt600装置，流动空气在25到850摄氏度之间，在20ml每分钟的情况下其加热速度为5摄氏度每分钟。

2.4电化学表征

电化学实验使用2032纽扣电池。工作电极为95%的所制备的活性材料和5%的聚四氟乙烯粘结剂。电极活性材料的质量约为5mg，而电极的电极面积大约是2cm2（Φ16mm）。电解液为1 M lipf in EC / DEC溶液（体积比1:1）（从张家港国泰华容化工新材料有限公司购买）。电极板是Pure Li foil (Aldrich)，分离器是Celgard 2300。电极放电，在室温下使用Land battery测试仪（中国）在0.005～3 V窗口下恒流充电。

3、结果与讨论

如Fig1所示

通过改进的 Hummers方法制备氧化石墨[25，26]是超声在水中形成GO悬浮物。对Ni(OH)2/rGO而言，NiCl2在有尿素存在的GO悬浮液中90o C下油浴1.5h水解，NiCl2和尿素的摩尔比为1:30。这一步在GO小板表面得到均匀的Ni（OH）2颗粒涂层。在水解过程中，尿素在悬浮液中缓慢且均匀地释放出羟基离子，从而导致Ni(OH)2 的形成，如以下的反应如下：

CO(NH2)2 + 3H2O →2NH4+ + CO2 + 2OH?(1)

Ni2+ + 2OH?→Ni(OH)2（2）

一些Ni（OH）2颗粒连接在一起形成纳米片并很有可能固定到GO小板表面通过含氧官能团，如羟基、羧基、环氧树脂，但进一步的实验表明阐明详细的化学键，如果有的话，在表面。

暂停后冷却至室温，向持续搅拌的悬浮液中加入氨并在100o C油浴下回流24 H，氧化石墨烯转换为还原氧化石墨烯。获得样品的XRD出现（图二a）Ni （OH）2主要特征峰，这与JCPDS 00-022-0444符合。拉曼光谱分析（图二b），在较低的激光能量显示RGO的D和G特征峰，当增加入射激光能量，拉曼光谱仅表现为NiO的特征峰。可以说，RGO烧坏，Ni（OH）2分解为氧化镍在空气中高入射激光能量：Ni（OH）2→NiO + H2O，而石墨烯被覆盖的Ni(OH)2纳米片保护，在低入射激光能量下。基于X射线衍射及拉曼光谱的结果，所制备的复合材料是Ni（OH）2和RGO。通过计算复合材料的热失重分析结果，还原氧化石墨烯含量为23%。

通过扫描电镜观察Ni(OH)2/rGO复合材料形貌结构，如图3所示。图3 A和B表明，Ni(OH)2/rGO复合材料由薄，皱巴巴的RGO小板紧密连接成三维网络结构，Ni（OH）2颗粒分布在弧形RGO小板上。Ni（OH）2颗粒形貌可以从TEM图像观察，如图3c所示，这表明Ni（OH）2的纳米结构。从图3D的高清TEM图像可以看出一个单一的纳米Ni（OH）2是由～5Ni（OH）2颗粒组成，它显示单晶体结构。Ni(OH)2晶体相邻（100）晶面之间的间距为0.74纳米[27]。

为了测量Ni(OH)2/rGO复合材料作为锂离子电池负极的性能，将该材料和聚四氟乙烯（PTFE）按质量比95:5混合作为工作电极，也就是说Ni(OH)2: rGO: PTFE = 73:22: 5，同样也适用于商业电池阳极。炭黑（CB）或其它含碳材料在制备电极时可提高电极的电导率。然而，它们也能降低电极的重量比。与其他研究相比，在我们的实验中，电极中未加入炭黑[28-30]。

图4a显示了Ni(OH)2/rGO复合材料在Li/Li+电压0.005-3.0v之间，电流密度100mAhg-1下1st,2nd,3rd,10th和40th充放电曲线。Ni(OH)2/rGO复合材料首次充放电比容量分别为1500和1110 mAhg-1，取决于Ni(OH)2/rGO复合材料的总质量（其值分别为1948和1442 mAhg-1取决于混合物中Ni(OH)2的质量）。首次放电，开路电势（3.07v）急剧下降为1.25v，然后在1500 mAhg-1容量市在1.18v处出现一个停滞期，和结合1.76厘Ni(OH)2相同。观察到在0.82v出现另一个坡度，出现1500 mAhg-1的首次放电容量，对应于5.19 Li per Ni(OH)2。相应的，1110 mAhg-1首次充电量相当于3.84 Li per Ni(OH)2。二次充放电容量分别是1109.6 和1044 mAhg-1。从第二次循环开始，放电和充电曲线是相似的。

基于Ni(OH)2/rGO复合材料充放电结果，这表明Ni(OH)2锂电池电化学反应机制如下[23]：

lithium insertion

Ni（OH）+2Li? Ni+2LiOH (3) lithium extraction

准确的确认机制，原位XRD和相关活性相的7Li NMR电化学循环测量过程将在进一步的研究中采用。

氧化石墨烯的结构及应用

氧化石墨烯的结构及应用 2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈?海姆(Andre Geim)和康斯坦丁?诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)成功地从石墨中分离出一层碳原子构成的石墨烯，两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”，共同获得2010年诺贝尔物理学奖。自此，石墨烯由于其突出的导热性、室温高速载流子迁移率、透光性和力学性能等，同时具有完美的量子隧道效应、半整数的量子霍尔效应、从不消失的电导率等一系列性质，受到了世界各界的广泛关注，也成为科研领域的新兴宠儿。 氧化石墨烯是石墨粉末经化学氧化后的产物，它是一种性能优异的新型碳材料，具有较高的比表面积和表面丰富的官能团。氧化石墨烯复合材料包括聚合物类复合材料以及无机物类复合材料更是具有广泛的应用前景，因为成为研究的又一重点。 一、氧化石墨烯的分子结构 石墨被强氧化剂氧化，氧原子进入到石墨层间，结合л电子，使层面内的二键断裂，并以C=O,C-OH, -COOH等官能团与密实的碳网面中的碳原子结合，形成共价键型石墨层间化合物。氧化石墨烯的理想结构组成为C400H，也有文献报道其组成为C X+(OH)Y-(H20)2，其中C、H、O等各元素的含量随氧化程度不同而发生改变，一般范围为C7O4H2-C24O13H9，目前，普遍认为氧化石墨是一个准二维固体物质。氧化石墨烯由尺寸不定的未被氧化的芳香“岛”组成，而这些“岛”则被含有醇羟基、环氧基团和双键的六元脂环所分开，芳香环、双键和环氧基团使得碳原子点阵格式近乎处于同一平面，仅有连接到羟基基团的碳原子有较轻微的四面体构型畸变，导致了一些层面的卷翘。官能团处于碳原子点阵格子的上下，形成了不同密度的氧原子分布。 干燥的氧化石墨在空气中稳定性较差，很容易吸潮而变成水合氧化石墨，层间距也会随其含水量的高低而有所不同。随含水量的增加，层间距从0.6nm增加到1.1nm,从而导致X射线(100)衍射峰的位置的变化。 鉴于氧化石墨烯在石墨烯材料领域中的地位，许多科学家试图对氧化石墨烯的结构进行详细和准确的描述，以便有利于石墨烯材料的进一步研究，虽然已经利用了计算机模拟、拉曼光谱，核磁共振等手段对其结构进行分析，但由于种种原因(不同的制备方法，实验条件的差异以及不同的石墨来源对氧化石墨烯的结构都有一定的影响)，氧化石墨烯的精确结构还无法得到确定。 二、氧化石墨烯的制备方法 氧化石墨烯的制备方法主要有Brodie、Staudenmaier和Hummers三种方法，它们都是用无机强质子酸(如浓硫酸、发烟硝酸或它们的混合物)处理原始石墨，将强酸小分子插入石墨层问，再用强氧化剂(如KMnO4、KC104等)对其进行氧化。 1、Brodie法 1898年Brodie采用发烟HNO3体系，以KC103为氧化剂，反应体系的温度需先维持在0℃，然后，不断搅拌反应20-24h。洗涤后获得的氧化石墨的氧化程度较低，需进行多次氧化处理以提高氧化程度，反应时间相对较长。该法的优点是其氧化程度可利用氧化时间进行控制，合成的氧化石墨结构比较规整。但因采用KC103作氧化剂，有一定的危险性。

纳米石墨烯的特性以及应用

纳米石墨烯的特性以及应用 摘要：石墨烯是指从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。在石墨烯中，碳原子之间以σ键相连接，这些σ键赋予了石墨烯极其强大的机械性能；同时，由于碳原子的结合方式为SP2杂化，因此每个碳原子都有一个孤电子，从而赋予了其优秀的导电性。而近年来，纳米石墨烯以及其氧化物，由于自身良好的生物相容性以及较大的表面积，在生物医药等领域的应用取得了极大的进展，本文将简述石墨烯以及其氧化物的特性，并举例分析其在生物载药工厂中的作用。 关键词：纳米石墨烯；纳米氧化石墨烯；生物医药；药物传递 一．纳米石墨烯以及氧化纳米石墨烯自身特性 1.1 纳米石墨烯自身特性 纳米石墨烯与石墨烯的概念容易混淆，但本质上是同一个物质。纳米石墨烯代表的是厚度在纳米级别的石墨烯。一般程度上严格定义的石墨烯都是单层的，而纳米石墨烯则有可能是多层的。纳米石墨烯常常被称为石墨烯纳米片，也被称为碳纳米片（ CNFs ）或碳纳米壁（ CNWs）。人们所熟悉的富勒烯，碳纳米管，石墨等碳材料，本质的基础单元就是石墨烯。 石墨烯最迷人的地方在于它的纯粹。单层原子的结构使得石墨烯具有极薄的性质，但由于碳原子之间强韧的σ键以及整个二维晶体平面的拉伸性能，使得石墨烯同时具有了非常高的强度性能，杨氏模量为1100Gpa，而断裂强度则达到惊人的125Gpa，这样的机械性能使得石墨烯几乎可以被利用在任何需要高强度材料的领域。 而与此同时，石墨烯二维晶体表面流动的孤电子赋予了它优越的导电性能。由于自身电阻率非常小，石墨烯被视为下一个可以取代“硅”的导电原材料，人们希望能制备出具有更高性能的现代计算机芯片或处理器。 1.2 氧化纳米石墨烯自身特性 氧化纳米石墨烯，英文缩写为GO，顾名思义是石墨烯的氧化物。氧化石墨烯保留了原有的层状结构，通过强氧化剂（例如高锰酸钾）开环，使得部分双键断裂，引入了许多含氧的官能团，例如羧基，羟基，环氧基等。这些活泼的含氧功能团赋予了石墨烯更为活泼的性能。

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

单层氧化石墨烯哪个厂家好 哪个单层氧化石墨烯厂家好

单层氧化石墨烯哪个厂家好 单层氧化石墨烯哪个厂家好？有哪些？是大家比较关心的问题。单层氧化石墨烯是一 层薄膜，具有良好的水溶性，可溶解在乙醇、DMF等。单层氧化石墨烯溶解在水中的浓度大于2 mg/ml。利用超声波，单层氧化石墨烯极易溶解在极性容剂中。单层氧化石墨烯应用于催化剂、太阳能、石墨烯半导体芯片、导电石墨烯薄膜、透明导电涂料等领域。那单 层氧化石墨烯哪个厂家好？先丰纳米就是不错的选择。下面就由先丰纳米给大家介绍单层 氧化石墨烯的特点。 由于含氧功能团的存在，氧化石墨烯很容易分散在有机溶剂、水、和不同的基体中。 它可与聚合物或陶瓷基体结合，这是一个主要优势，会增强它们的机械和电性能。 对于导电性，氧化石墨烯作为一种电绝缘体，因为干扰了sp2键杂化网络。为恢复石墨烯的蜂窝六角晶格和导电性，还原氧化石墨烯是重要的。 但大量的氧气已被移除后，分散被还原的氧化石墨烯(rGO)并不容易，因为这种材料 会产生聚集。 石墨烯的特性可以通过氧化石墨烯功能化的方法改变。用这种方法获得的化学改性的 石墨烯可使用在许多应用中。根据希望获得的应用，氧化石墨烯可以有多种方法被功能化。 一种可确保化学改变石墨烯在有机溶剂中容易分散的方法是通过有机胺进行共价功能化。这使得材料更适合生产生物设备和光电子产品，并用于药物输送。

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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。

石墨烯纳米材料及其应用

石墨烯纳米材料及其应用

石 墨 烯 纳 米 材 料 及 其 应 用 二〇一七年十二月

目录 摘要 (4) 1引言 (4) 2石墨烯纳米材料介绍 (4) 3石墨烯纳米材料吸附污染物 (6) 3.1金属离子吸附 (6) 3.2有机化合物的吸附 (7) 4石墨烯在膜及脱盐技术上的应用 (9) 4.1石墨烯基膜 (9) 4.2采用石墨烯材料进行膜改进 (10) 4.3石墨烯基膜在脱盐技术的应用 (11) 5展望 (12)

摘要 石墨烯因为其独特的物理化学方面的性质，特别是其拥有较高的比表面积、较高的电导率、较好的机械强度和导热性，使其作为一种新颖的纳米材料赢得了越来越广泛的关注。 关键词：石墨烯；碳材料；环境问题；纳米材料 1引言 随着世界人口的增长，农业和工业生产出现大规模化的趋势。空气，土壤和水生生态系统受到严重的污染；全球气候变暖等环境问题正在成为政治和科学关注的重点。目前全球已经开始了解人类活动对环境的影响，并开发新技术来减轻相关的健康和环境影响。在这些新技术中，纳米技术的发展已经引起了广泛的关注。 纳米材料由于其在纳米级尺寸而具有独特的性质，可用于设计新技术或提高现有工艺的性能。纳米材料在水处理，能源生产和传感方面已经有了诸多应用，越来越多的文献描述了如何使用新型纳米材料来应对重大的环境挑战。 石墨烯引起了诸多研究人员的关注。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。在环境领域，石墨烯已被应用于新型吸附剂或光催化材料，其作为下一代水处理膜的构件，常用作污染物监测。2石墨烯纳米材料介绍 单层石墨烯属于单原子层紧密堆积的二维晶体结构（Fig.1）。在石墨烯平面内，碳原子以六元环形式周期性排列，每个碳原子通过σ键与临近的三个碳原子

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

氧化石墨烯与金属纳米粒子复合材料的制备与应用进展研究

龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/a317470127.html, 氧化石墨烯与金属纳米粒子复合材料的制备与应用进展研究 作者：韩春淼李冰王蕙尧 来源：《科学与信息化》2018年第21期 摘要论文对氧化石墨烯与金属纳米粒子复合材料的制备及其性质和应用进行了详细的综述。 关键词氧化石墨烯；金属纳米粒子；性质和应用 前言 石墨烯材料优异的电学，力学（极好的柔性）性质已经使其在柔性透明导电材料领域崭露头角，成为新一代最有潜力的透明电极的候选材料。目前机械剥离法制备的石墨烯电子迁移率高达40，000 cm2 V-1 s-1，远远高于TCO薄膜材料的迁移率（10-40 cm2 V-1 s-1），它的一个优点就是，在具有同样电导率的情况下石墨烯薄膜的载流子浓度较低，可以摆脱传统的TCO 薄膜由于高载流子浓度所引起的问题，提高其在可见区尤其是红外区域的透过率。理想的石墨烯薄膜在可见区以及红外区域的透过率高达97.7%。同时，石墨烯具有较好的热稳定性、化学稳定性，P型导电以及低温稳定的电导率。另外，石墨烯在紫外区也有较高的透过率。以上的诸多优点使得石墨烯有望成为ITO的替代品，应用于柔性电子学领域。 由于氧化石墨烯具有较好的水溶性、高比表面积、表面含有大量的亲水氧化官能团等特点，使其在制备复合材料方面具有巨大的优势。因氧化石墨烯和金属纳米粒子的复合，在光催化、电化学、生物检测、热敏材料、透明导电等领域具有广泛应用而受到关注。本文将针对氧化石墨烯与金属复合材料的制备方法及其性质与应用展开一系列的综述。 1 氧化石墨烯与金属复合材料的制备方法 1.1 水相法 在氧化石墨烯与金属粒子复合材料的制备过程中，水相法是最常见的方法。工作组在利用GO的碱溶液制备其与Li粒子的复合材料时就采用了这种方法。水相法不仅可以将钯纳米粒子复合至氧化石墨烯上，金、银、铂等，也可以在水相环境下修饰到其片层结构上[1]。 1.2 有机相法 有机相法同样也是制备氧化石墨烯与金属纳米粒子复合材料的常用方法。在混合有机体系中，可以采用微波辐照的方法将银、铜的纳米粒子沉积到氧化石墨烯的片层结构上。

第一组机械能环材料吴健雄组九龙湖教三—20东南大学教务处

2018年第二次“国家级、省级SRTP”结题验收答辩注意事项及分组 1.2018年第二次“国家级、省级SRTP”项目验收答辩将在东南大学九龙湖校 区和丁家桥校区同时进行。 2.学生展示7分钟，专家提问5分钟； 3.请答辩人提前到场将PPT拷到电脑上；并准备3份项目成果简介供现场专家 评阅； 4.答辩时项目全体成员应在讲台接受询问； 5.请参加答辩的人员将手机调成振动，主动维护现场秩序； 6.本次答辩共分12组，详细的答辩分组顺序见附件。 7.时间地点： 时间：2018年5月19日上午9:00 地点：九龙湖校区教三-201~204/301~303/401~404/501/502 丁家桥校区综合楼102 注：请参加本次结题答辩的项目组在本周五之前完成项目结题材料在管理系统的上传及指导老师审核事宜，如果上传结题报告按钮为灰色，请检查中期检查环节中期检查报告是否上传，指导老师、学院管理员、系统管理员是否审核通过，并告知相关环节管理员尽快审核。 附件1：2018年第二次“国家级、省级SRTP”项目结题验收答辩分组 教务处实践教学科 2018年5月16日

附件1：2018年第二次“国家级、省级SRTP”项目结题验收答辩分组 第1组：时间：2018年5月19日上午9:00 地点：九龙湖校区教三-201 序号项目编号项目名称负责人指导老师所属院系 1—1 201710286003Y 校园水景观评价方法与提升策略研究戴文嘉成玉宁 袁旸洋 建筑学院 1—2 201710286027 双层压型钢板-混凝土组合剪力墙力学性 能研究 黎泳薇秦颖土木工程学院 1—3 201710286028 游牧式穹顶结构体系关键技术研究邵天宇朱明亮土木工程学院 1—4 201710286029 受压屈服破坏模式下混凝土梁CY块性能 研究和优化设计 林靖阳朱虹土木工程学院 1—5 201710286030 偏心受压胶合竹柱抗火性能试验研究刘常浩徐明土木工程学院 1—6 201710286031 基于结构方程模型的保障房社区居民养 老方式研究 李琬莹李德智土木工程学院 1—7 201710286033 基于Dcloud技术的大学生课外研学（含 学科竞赛）平台构建及探索 孙悦陆金钰土木工程学院 1—8 201710286036 基于深度学习的结构损伤识别研究陈钦陈锦祥土木工程学院 1—9 201710286037 新型空间网格钢结构装配式节点的开发 与研究 卢毅范圣刚土木工程学院 1—10 201710286039 SMA自复位耗能支撑装置在框架结构中的 研究与应用 孙枫然舒赣平土木工程学院 1—11 201610286028 考虑冲刷效应的近海桩群承载性能分析成谷胜邓温妮土木工程学院 1—12 201610286146 多稳态张拉整体形态分析及其在耗能装 置中的应用研究 李乐天陆金钰吴健雄学院 1—13 201610286026X 新型环箍穹顶结构体系找形及模型实现 研究 张晓迪陆金钰土木工程学院 第2组：时间：2018年5月19日上午9:00 地点：九龙湖校区教三-202 序号项目编号项目名称负责人指导老师所属院系 2—1 201710286029X 冷弯薄壁型钢立柱高温后力学性能试验 及数值研究 王肖骏陈伟土木工程学院 2—2 201710286030X 基于Hedonic模型法的南京市绿色住宅溢 价分析 宋渊李德智土木工程学院 2—3 201710286032X 高对称预应力索杆体系的构建与刚度分 析 张宸浩陈耀土木工程学院 2—4 201710286033X 高应力下Galfan拉索索夹抗滑移性能试 验研究 徐华生罗斌土木工程学院 2—5 201710286034X 纳米态镉与常态镉对活性污泥处理性能 及微生物群落的影响 韩雪欣许妍土木工程学院 2—6 201710286038X 基于BIM的建筑能耗分析与地暖方案设计孙宁徐照土木工程学院 2—7 201710286039X 高温下与高温后双相体不锈钢材料力学 性能统一模型 吴谊文范圣刚土木工程学院 2—8 201710286040X 基于ANSYS二次开发的“网架结构设计” 程序 许胜寒朱明亮土木工程学院 2—9 201710286042X 基于Kinect和Revit的三维施工场景构 建技术研究 张皓月成于思土木工程学院 2—10 201710286043X 高性能铝合金蜂窝板的抗弯性能试验研 究 汤澄赵才其土木工程学院 2—11 201710286044X 新型装配式钢结构梁柱节点力学性能研 究 张婧琛秦颖土木工程学院

石墨烯和氧化石墨烯作为新的纳米载体在药物输送方面的应用

石墨烯和氧化石墨烯作为新的纳米载体在药物输送方面的应用摘要 在过去的几年里，石墨烯材料在生物医学方面的应用（包括药物输送）发展迅速。由于其独特的性质:二维的平面结构、巨大的表面积、化学和机械稳定性、极好的导电性和良好的生物相容性，作为在生物医药方面最有前景的生物材料之一，石墨烯和氧化石墨烯受到了广泛的研究。这些特性使得在先进的药物输送系统的设计和提供广泛的治疗输送方面有领号的应用前景。在这篇评论中，我们概述了该领域的最新研究进展，并简要描述了当前对于石墨烯材料纳米载体及其生物相容性和毒性的改性方法。紧随其后的是对一些诱人例子的概括总结，这些例子证实了它们对抗癌药物和基因输送的可行性。此外,我们还对基于控制机理的新的药物输送概念进行了讨论，其中包括靶向目标和pH值的模拟，化学相互作用，热、光和磁感应等。最后,本文总结了所述内容，对该领域未来的发展前景和挑战得出了一个简要结论。 1.引言 开发新的和有效的药物输送系统,以改善治疗药物的治疗概况和疗效是现代医学所面临的关键问题之一。纳米科学和纳米技术的进步,使得新的纳米材料得以合成,促进了许多新药物输送系统的发展。近年来石墨烯的发现引起了人们日益增加研究关注，来探索这种新材料在药物输送方面的应用。石墨烯是碳原子SP2杂化堆积成的单层二维蜂窝状晶格结构，自从2004年被发现以来，它已经引起了整个科学界的巨大兴趣。由于其独特的化学结构和几何结构,石墨烯具有非凡的物理化学性质, 包括高杨氏模量、高断裂强度、优异的导热和导电能力、载荷子的快速迁移率、高比表面积和良好的生物相容性。这些性质使得石墨烯在广泛的应用范围中都是理想的材料,包括量子物理学、纳米电子学、能源研究,纳米复合材料的催化和工程和生物材料等。在生物医药领域，作为一种新的生物材料石墨烯及其复合物在广泛的应用范围上提供了令人兴奋的机遇，包括新一代生物传感器、药物输送载体、细胞和生物成像探针。 石墨烯是其他石墨材料的基本构建单位，可构成具有不同几何图形的石墨材料(图1),如绕成球形结构(零维富勒烯),卷成一维结构(碳纳米管)或堆积成三维层状结构(石墨)。以这种角度来考虑,石墨烯类似于富勒烯和碳纳米管,只是层数、直径、长度和表面化学不同。石墨烯由单层的六元环π-π共轭结构构成,在概念上可视为平面芳香高分子。这种平面结构使其有能力固定大量的物质,包括金属、药物、生物分子、荧光探针和细胞。因此,毫不奇怪石墨烯在纳米医学和生物医学应用中引起了人们巨大的兴趣,经过适当改性的石墨烯可以作为一个很好的药物输送平台并用于抗癌药物/基因、生物传感、生物成像、抗菌应用、细胞培养和组织工程等。与碳纳米管相比，石墨烯表现出某些重要的性质，如价格低廉、可表面修饰、比表面积大、不含有毒金属离子。因此,石墨烯已经开始威胁到碳纳米管在许多应用中的统治地位,包括药物输送,并表现出低毒性和高生物相容性。在给药的情况下,一个例子是石墨烯纳米材料的载药比例(装载药物和载体的重量比)可以达到200%,与纳米粒子和其他药物输送系统相比，这个比例是相当高。戴的小组在2008年首创工作证明，通过非共价键的物理吸附，聚乙二醇功能化的氧化石墨烯可以用作一种新型的药物纳米载体来装载抗癌药物并具

氧化石墨烯-水和乙二醇混合基纳米流体对氢发动机散热影响研究

２０１８年一一７月郑州大学学报（工学版） Ｊｕｌ．一２０１８第３９卷一第４期ＪｏｕｒｎａｌｏｆＺｈｅｎｇｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅ）Ｖｏｌ ３９一Ｎｏ ４ 收稿日期：２０１７－０６－１０；修订日期：２０１７－１２－２１ 基金项目：陕西省自然科学基础研究计划（２０１７ＪＭ７００７）；中央高校基本科研业务费专项资金资助（３１０８２２１７３７０２）通信作者：邱兆文（１９７５ ），男，江苏徐州人，长安大学副教授，博士，主要从事汽车排放控制研究，Ｅ?ｍａｉｌ：ｑｚｗ＠ ｃｈｄ．ｅｄｕ．ｃｎ． 一一文章编号：１６７１－６８３３（２０１８）０４－００２５－０５ 氧化石墨烯?水和乙二醇混合基纳米流体 对氢发动机散热影响研究 罗亚萍，邱兆文 （长安大学汽车学院，陕西西安７１００６４） 摘一要：采用高导热性材料氧化石墨烯与水和乙二醇基液配比成纳米流体，研究该纳米流体对氢内燃机散热的影响规律．对比分析纳米流体的热物性随氧化石墨烯体积分数的变化规律，并利用ＡＶＬＦＩＲＥ软件对氢内燃机冷却水套进行网格划分和三维数值模拟计算，得到整机冷却水套在冷却液为氧化石墨烯?水和乙二醇混合基纳米流体（乙二醇体积分数为１０％，氧化石墨烯体积分数分别为０％二１％二２％二 ５％）时的速度分布二热流量变化以及压力损失等信息．结果表明，随着氧化石墨烯体积分数的增大，纳米流体的换热能力不断增强，冷却水腔总热流量逐渐增大；然而以氧化石墨烯?水和乙二醇混合基纳米流体作为冷却介质会引起水套进出口总压降增大，导致冷却系统水泵功率的增加．关键词：氧化石墨烯；纳米流体；氢内燃机；数值模拟；散热性能 中图分类号：Ｕ４６４一一一文献标志码：Ａ一一一ｄｏｉ：１０ １３７０５／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－６８３３ ２０１８．０４ ００４ ０一引言 与传统燃料内燃机相比，氢内燃机以其清 洁二高效等优势备受关注［１］，仅有的排放污染物ＮＯｘ也通过多种手段予以降低［２］，然而目前也面临许多技术性问题，如早燃二爆燃二回火等异常燃烧的现象［３］．研制高导热率二换热性能好的冷却介质对提高氢内燃机的工作性能具有十分重要的意义． 近年来，纳米流体这种新型传热工质由于其较好的物理性能（较低的表面张力二比基液略高的黏度二显著增加的热导率等）二流变性能以及较强的对流换热能力，受到众多科学研究者的关注 ［４］ ．Ｍａ?ｇａ等 ［５］ 将Ａｌ２Ｏ３水纳米流体应用到热 管中．李强等［６］将Ｃｕ?水纳米流体应用到航天器热控系统中．基于纳米流体的高导热系数，Ｃｈｏｉ等［７］提出将纳米流体作为车辆热管理的新一代冷却介质．Ｌｅｏｎｇ等［８］将Ｃｕ?乙二醇纳米流体作为发动机的冷却液，增强散热器的传热．邬胜伟等［９］测定了水基?碳纳米管纳米流体冷却特性曲线，发现随碳纳米管含量的增加，纳米流体最大冷却速度逐渐增大．然而自从石墨烯这一新型材料被发现以来，由于其优秀的导热性，导热系数高达 ５３００Ｗ／（ｍ四Ｋ），优于Ｃｕ二ＣｕＯ二Ａｌ２Ｏ３二ＺｎＯ二ＳｉＣ二金刚石以及碳纳米管等其他常见纳米粒子［１０－１２］，使得国内外大量学者开始探究石墨烯纳米流体．Ｇｈｏｚａｔｌｏｏ等［１３］制备了质量分数为０ ０１％ ０ ０５％的石墨烯?水纳米流体． 石墨烯纳米颗粒的添加大幅提升了基液的导 热性能，石墨烯为层片状结构，具有更大的比表面积，对过冷度抑制作用更强［１４］，所以笔者尝试将氧化石墨烯?水和乙二醇混合基纳米流体作为氢内燃机冷却系统中的传热工质，并通过数值模拟方法研究该纳米流体对内燃机散热性能的影响，从而提供一种能够满足更高热负荷内燃机冷却要求的新型换热介质． １一纳米流体热物性模型的建立 １.１一纳米流体导热系数理论模型 与纯液体相比，纳米流体的导热性能得到大幅提升，原因可能为：一是纳米颗粒的添加改变了液体的固有性质，使液?液变成液?固两相悬浮液，改变了纳米流体内部的能量传递方式，强化了能量的传递效率；二是在固液界面上，液体分子的排列比在液体中的排列更加规则，通过和晶体的热行为类比，规则结构可以增加导热 万方数据

石墨烯纳米材料(论文)

《应用胶体化学》论文大作业 ——石墨烯纳米材料 姓名：杨晓 学号：200900111143 年级：2009级 2011-12-11

摘要：石墨烯是继富勒烯、碳纳米管之后发现的一种具有二维平面结构的碳纳米材料,它自 2004 年发现被以来，成为凝聚态物理与材料科学等领域的一个研究热点。石墨烯是目前发现的唯一存在的二维自由态原子晶体, 它是构筑零维富勒烯、一维碳纳米管、三维体相石墨等sp2 杂化碳的基本结构单元, 具有很多奇异的电子及机械性能。因而吸引了化学、材料等其他领域科学家的高度关注。本文简要介绍了石墨烯的性能特点、制备方法，着重对石墨烯纳米复合材料进行了介绍，对石墨烯纳米材料的制备方法、理化性质、国内外研究进展、石墨烯纳米材料的优缺点及应用前景进行了详细介绍。 关键词：石墨烯纳米材料复合物特性制备应用

目录 引言 (4) 一石墨烯纳米材料的理论与实际意义 (4) 二石墨烯纳米材料的国内外研究现状及比较分析 (5) 2.1 石墨烯纳米材料的国内外研究 (5) 2.1.1 国外研究 (5) 2.1.2 国内研究 (8) 2.2 石墨烯纳米材料的国内外研究比较分析 (11) 三文献中石墨烯纳米材料的研究方案 (11) 3.1 聚乳酸/ 纳米羟基磷灰石/ 氧化石墨烯(PLA/n-HA/GO)纳米复合膜的制备及生物性 (11) 3.1.1 实验试剂 (11) 3.1.2 PLA/n-HA/GO纳米复合膜的制备 (11) 3.2 石墨烯负载Pt催化剂的制备及催化氧还原性能[43] (12) 3.2.1 试剂和仪器 (12) 3.2.2 石墨烯负载Pt催化剂的制备 (12) 3.3 石墨烯的制备和改性及其聚合物复合的研究进展[44] (12) 3.3.1 石墨烯的制备 (12) 3.3.2 制备聚合物基复合材料 (14) 3.4 石墨烯/聚合物复合材料的研究进展[45] (14) 3.4.1 石墨烯的制备 (14) 3.4.2 石墨烯/聚合物复合材料的制备 (15) 3.5 石墨烯的合成与应用[46] (16) 3.5.1 微机械分离法（micromechanical cleavage） (16) 3.5.2 取向附生法———晶膜生长（eqitaxial growth） (16) 3.5.3 加热SiC的方法 (17) 3.5.4 化学分散法 (17) 四结合胶体理论与性质比较分析各种石墨烯纳米材料的优缺点 (17) 4.1 石墨烯 (17) 4.2 氧化石墨烯 (18) 4.3 石墨烯/无机物纳米材料 (18) 4.4 石墨烯/聚合物纳米材料 (18) 五展望石墨烯纳米材料的应用前景 (18) 参考文献 (20)

高分子石墨烯纳米复合材料的前沿与趋势

石墨烯聚合物纳米复合材料的前沿与趋势 聚合物与其他塑料结合形成混纺纤维，与滑石粉及云母混合形成填充系统，和与其他非均质加固物进行模型挤压生产复合材料和杂化材料。这种简单的“混合搭配”方法使得塑料工程师们能够利用聚合物团生产一系列能够控制极端条件的有用的材料。在这种方法中最后加入的事石墨烯------人们早就了解到它的存在但是知道2004年才被制备与鉴定出的碳单原子层。英国曼彻斯特大学的Andre K.Geim和Konstantin S.Novoselov因为分离出碳单原子层而被授予诺贝尔物理学奖。他们的成就导致了聚合物纳米材料的蓝图发生了变化。人们已经长期熟知碳基材料，像金刚石，六方碳和石墨烯。但是聚合物纳米材料研究团体重新燃起的热情主要由于石墨烯可与塑料结合的特性以及它来自于廉价的先驱体。石墨烯的性价比优势在纳米复合材料、镀膜加工、传感器和存储装置的应用上正挑战着碳纳米管。接着，这些只能被想象出来的应用将会出现。事实上，Andre Geim说过“石墨烯对于它的名字来说就是一种拥有最佳性能的非凡的物质。”这能够在目前大量发表的文献中可以看出。石墨烯为什么能够这样引起人们的兴趣呢？本篇综述尝试去处理在石墨烯纳米复合材料新兴潮流中所产生的这类问题。这个工作的范围被石墨烯聚合物纳米复合材料（GPNC）研究员提出期望的发展潜力进行了拓展。 神奇的石墨烯 石墨烯被频繁引用的性能是它的电子传输能力。这意味着一个电子可以在其中不被散射或无障碍地通行。石墨烯的电子迁移率可达到20000cm2/Vs，比硅晶体管高一个数量级。一片最近的综述表明，以改良样品制备的石墨烯，电子迁移率甚至可以超过25000cm2/Vs。石墨烯是否缺少禁带以及大量合成纯石墨烯是否可行只有将来的研究可以解释。目前，非凡的电子传导性能使得石墨烯居于各类物质之首。所以，利用石墨烯代替硅作为基质的可能性将指日可待。虽然石墨烯的电子传导能力要比铜高得多，但是其密度只有铜的1/5。文献中大量记载了石墨烯的电子传导性能极其影响方面的细节。 由于它固有的特性人们开始对它在纳米复合材料的应用产生了兴趣。据预测，一个单层无缺陷的石墨烯薄膜的抗拉强度要比其他任何物质都要大。事实上，James Hone’s小组已经用原子力显微镜研究了独立的单层石墨烯薄膜的断裂强度。他们测得的平均断裂力为1700nN。他们还发现石墨烯这种物质可以抵挡超高的应力（约25%）。这些测量值使得这个团队计算出无缺陷石墨烯薄片的内在强度为45Nm-1。这儿的内在强度被规定为无缺陷的纯物质在断裂之前所能承受的最大应力。石墨烯如此卓越的是由于它相当于1.0Tpa的杨氏模量。在其他的特性中Paul McEuen和同事们只有一个原子厚度的石墨烯薄膜即可隔绝气体，包括氦气。即石墨烯在实际应用中可作为密闭的微室。石墨烯所表现出的热传导性能要比铜高出很多倍。这就意味着石墨烯能够很容易地进行散热。最近对大块石墨烯薄膜的研究表明其热传导系数是600W/(m.K)。石墨烯另外的一个特性是其具有高的比表面积，计算值为2630m2g-1，而碳纳米管仅为1315m2g-1，这使得石墨烯在储能装置应用上成为一个候选材料。Rod Ruoff’s小组通过改性的石墨烯演示了其具有的超高电容性能。对石墨烯的新奇属性的详细描述随处可见石墨烯与碳纳米管相比有一个截然相反的属性是其不含杂质（不含金属），这对构建可靠的传感器和储能装置来说是一个重要的优势。，更进一步，由于它形状与结构，石墨烯或许有更低的毒性，这也成为目前研究的主题。 独立的纳米材料的这些性质使得物理学家，化学家，和材料学家，不论作为理论学家还是实验学家，都为石墨烯的潜力而感到振奋。然而，最重要的问题是去区分炒作还是现实。

石墨烯纳米复合材料

文献阅读报告 文献标题：Size and syn ergy effects of nano filler hybrids in clud ing graphe ne nan oplatelets and carb on nano tubes in mecha ni cal properties of epoxy composites 文章来源：Origi nal Research ArticleCarb on. Volume 50, Issue 15, December 2012, Pages 5380-5386 文章作者：S. Chatterjee, F. Nafezarefi, N.H. Tai, L. Schlagenhauf, F.A. Nu " esch , B.T.T. Chu A Laboratory for Functional Polymers, EMPA, Swiss Federal Laboratories for Materials Scie nee and Tech no logy, Du …ben dorf, Switzerla nd B Department of Materials Science and Engineering, National Tsing Hua Uni versity, Hsin chu, Taiwa n rale de C Institut des Mate ' riaux, EPFL, Ecole Polytechnique Fe ' de Lausa nne, Lausa nne, Switzerla nd 、作者所做的内容： 改性多壁碳纳米管与石墨烯微片增强聚芳醚腈复合材料 .、作者此项工作的原因： 聚芳醚腈（PEN），作为特种工程塑料，其具有高强度，高模量，耐高温等性能， 在航天，军工，电子等特殊领域具有广阔的应用前景。聚芳醚腈上的极性氰基基团具有 一定的粘结性，且聚芳醚腈容易成型，因此是制备先进复合材料的优秀载体。 三、作者的实验原理及步聚： 为了进一步扩大聚芳醚腈在介电，机械以及热学领域的应用价值，本论文以价格低 廉的双酚A型聚芳醚腈为基体，以多壁碳纳米管和石墨烯微片为填料, 通过对多壁碳纳 米管和石墨烯微片的氰基化改性，有效阻止了多壁碳纳米管和石墨烯微片的团聚。