石墨烯改性及其吸附性能的研究进展

石墨烯改性及其吸附性能的研究进展

石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维材料，具有优异的力学、电学、光学以及热学性能。石墨烯的特殊结构和化学特性使其在吸附材料研究领

域具有广阔的应用前景。本文将介绍石墨烯改性及其吸附性能的研究进展。

石墨烯的改性方法可以通过物理、化学和结构的方式进行。物理方法

主要包括机械剥离、化学气相沉积和还原法等；化学方法则采用表面改性、共价结合和离子交换等方法；结构改变则通过控制石墨烯层数、尺寸和形

状等实现。这些改性方法可以调整石墨烯的结构和化学性质，从而提高其

吸附性能。

石墨烯作为吸附材料，主要应用在环境污染物的吸附去除、气体分离

和催化等方面。在环境领域，石墨烯可作为有效的吸附剂，能够吸附并去

除重金属离子、有机污染物和有害气体等。同时，石墨烯还具有较高的比

表面积和吸附活性，可用于催化反应和气体分离。例如，石墨烯与金属催

化剂复合可以增强其催化性能，用于催化加氢和氧化等反应；石墨烯的孔

隙结构和纳米孔道可以实现对分子尺寸的选择性吸附，用于分离和纯化气体。

近年来，石墨烯复合材料在吸附材料领域的研究也取得了重要进展。

石墨烯与其他材料复合可以利用各自的特性相互补充，进一步提高吸附性能。例如，石墨烯与磁性材料复合可实现磁控制的吸附和回收；石墨烯与

多孔材料复合可增加吸附容量和选择性。此外，石墨烯还可以与聚合物、

纳米颗粒和金属氧化物等复合，用于构建高效的吸附材料。

然而，石墨烯作为吸附材料还面临一些挑战。首先，石墨烯的制备和

大规模应用仍然存在技术难题；其次，石墨烯的稳定性和可再生性需要进

一步提高；此外，石墨烯的价格较高，制约了其在实际应用中的推广。因此，石墨烯的改性和吸附性能研究仍需要深入开展。

综上所述，石墨烯作为一种新型吸附材料，具有优异的吸附性能和广泛的应用前景。通过石墨烯的改性可以调控其结构和化学性质，进一步提高其吸附能力。此外，石墨烯复合材料的研究也为吸附材料的开发提供了新的思路。然而，石墨烯作为吸附材料仍面临一些挑战，需要进一步深入研究和发展。

石墨烯化学改性及其应用研究

石墨烯化学改性及其应用研究 石墨烯是一种由碳原子构成的平面六角形结构的材料，它具有很高的机械强度、热导率和导电率，被认为是一种前景广阔的新型材料。然而，石墨烯的应用受到其在化学稳定性和生物相容性方面的限制。为了解决这些问题，石墨烯化学改性被广泛研究。 一、石墨烯化学改性方法 石墨烯的化学稳定性可以通过在其表面引入化学官能团来增强。通常使用的方 法有氧化、烷基化和芳基化等。 1. 氧化改性：氧化是最常用的化学改性方法之一，可以通过暴露石墨烯在有机 溶剂和强氧化剂下，例如硝酸和过氧化氢，来引入氧化官能团。氧化石墨烯（GO）的羟基、羧基和酮基等官能团可以提高其在水中的分散性，并可用于制备复合材料和高性能纳米电子器件。 2. 烷基化改性：烷基化是通过与自由基或亲电试剂反应来在石墨烯表面引入烷 基官能团。例如，用溴代烷或卤代乙酸盐可以在石墨烯表面引入烷基官能团，增加了其与有机分子的相容性。 3. 芳基化改性：芳基化包括用芳香族化合物进行反应或热解。通过用过渡金属 催化剂催化石墨烯和芳香族化合物的反应，可以在石墨烯表面引入芳基官能团，增加其化学反应性和电学性质。 二、石墨烯化学改性应用的研究进展 通过石墨烯化学改性，可以实现对其物理和化学性质的精确调控，从而扩大其 应用范围。 1. 生物医学应用研究

石墨烯化学改性后的材料具有更好的生物相容性和生物可降解性。例如，氧化 石墨烯经过PEG化改性后可以在体内通过肝脏进行有效降解。将石墨烯氧化物与 生物大分子（如DNA、蛋白质）进行配合，可以用于有效地传递DNA和制备纳 米载药系统，具有很好的药物控释效果。 2. 电子和储能应用研究 石墨烯经过化学改性后可以用于制备新型的电子和储能器件。例如，将石墨烯 氧化物与其他功能性纳米材料（如金属纳米粒子和碳纳米管）进行配合，制备出复合材料，可用于电池、超级电容器和光电催化剂等领域。同时，将石墨烯表面修饰具有机功能分子可以增强其在电路中的性能和稳定性。 3. 其他应用研究 石墨烯经过化学改性之后，还可以用于各种领域。例如，利用石墨烯氧化物在 表面引入官能团，可以增强其在水中的分散性，制备出高性能的水净化和分离介质。石墨烯通过与绿色荧光蛋白等蛋白质配合，可用于制备成像探针。此外，由于化学改性后的石墨烯具有局部改变的水接触角等性质，还可以用于润滑剂和涂层等方面。 三、石墨烯化学改性存在的挑战和前景展望 尽管石墨烯化学改性使其应用变得更加广泛，但对于化学改性方法仍存在若干 技术挑战，如改性程度的控制、官能团的稳定性、分子结构复杂性等问题。因此，今后的研究应该注重解决以上问题，同时寻求更多适用于不同应用领域的化学改性方法。 展望未来，石墨烯化学改性将不断向多功能、多领域的方向发展，成为更加智 能化、精细化的材料。石墨烯注定是一个正在快速发展的领域，它的发展前景将不断扩大和深入。

石墨烯的改性原理及应用

石墨烯的改性原理及应用 1. 石墨烯简介 石墨烯是一种碳原子排列成六角形的二维材料，具有极高的导电性、导热性和 机械强度。由于其独特的性质，石墨烯被广泛研究，并在各个领域展现出巨大的应用前景。 2. 石墨烯的改性原理 石墨烯的改性是通过对其进行化学或物理处理来改变其性质，以满足特定的应 用需求。常见的石墨烯改性方法有： •氧化改性：将石墨烯与氧化剂接触，引入氧原子，形成氧化石墨烯（GO）。氧化石墨烯具有较好的亲水性和分散性，可用于制备复合材料、传 感器等。 •氮化改性：通过氮化剂与石墨烯反应，使石墨烯表面富集氮原子。氮化石墨烯具有较高的导电性，可用于电子器件和催化材料等领域。 •掺杂改性：将其他元素或化合物引入石墨烯晶格中，如硼、硅、硫等。 掺杂石墨烯具有特殊的性能，可用于能源存储、催化反应等领域。 3. 石墨烯的应用领域 石墨烯的独特性质使其在许多领域都有广泛应用的潜力。 3.1 电子器件 石墨烯具有高电子迁移率和优异的导电性能，使其成为下一代电子器件的理想 候选材料。石墨烯场效应晶体管、石墨烯集成电路等已成为研究的热点。 3.2 传感器 由于石墨烯的高度灵敏和优异的电子性能，石墨烯传感器在化学传感、生物传感、环境监测等领域具有广泛的应用前景。石墨烯传感器可以高效地检测微量物质，并具有高灵敏度和高选择性。 3.3 储能材料 由于石墨烯的高表面积和良好的电导率，石墨烯被广泛应用于锂离子电池、超 级电容器等储能装置中。石墨烯在储能领域具有很高的应用潜力，可以提高储能装置的能量密度和循环寿命。

3.4 催化材料 石墨烯作为催化剂载体具有优异的催化性能。通过改变石墨烯的结构和表面改性，可以调控其对反应物的吸附性能和催化活性，用于催化合成、能源转换和环境保护等领域。 3.5 填料材料 石墨烯具有优异的机械性能和导电性能，可用于制备高性能复合材料。将石墨烯添加到聚合物、金属或陶瓷基质中，可以显著改善材料的力学性能、导电性能和热稳定性，提高材料的综合性能。 4. 总结 石墨烯的改性原理及应用已经成为研究的热点。通过对石墨烯进行化学或物理处理，可以改变其性质，满足不同领域的应用需求。石墨烯在电子器件、传感器、储能材料、催化材料和填料材料等领域具有广阔的应用前景。相信随着科学研究的不断深入，石墨烯的应用将会得到进一步的拓展和发展。

石墨烯技术的研究进展

石墨烯技术的研究进展 近几年来，石墨烯技术备受人们关注。石墨烯是一种二维单层 全碳材料，厚度只有1个原子，具有高导电、高热导、高透明性 和高拉伸强度等优异性能，被广泛应用于电子学、光学、生物医 学等领域。 第一部分：石墨烯的制备方法 石墨烯的制备方法主要包括机械剥离法、化学气相沉积法、物 理气相沉积法、溶液剥离法等。 机械剥离法是通过用胶带、刮刀等将石墨材料剥离得到石墨烯。这种方法简单易行，但是成本高，难以工业化生产。化学气相沉 积法是通过将气态前体分解生成石墨烯，其制备方法成本低、可 规模生产，但是该方法存在缺陷较多，如生成石墨烯的质量较差，需要后处理等问题。物理气相沉积法是利用高温和高压下将石墨 和金属催化剂反应生成石墨烯。该方法成本低，制备出来的石墨 烯质量较好，但是需要高温高压，难以工业化生产。溶液剥离法 是将石墨材料分散在溶剂中得到石墨烯。该方法能够制备出高质 量的石墨烯，但是需要高度纯净的石墨材料和溶剂，且后处理成 本高。

第二部分：石墨烯的应用领域 由于石墨烯具有高导电、高热导、高透明性和高拉伸强度等优异性能，被广泛应用于电子学、光学、生物医学等领域。 在电子学领域，石墨烯能够制备出高性能的晶体管、器件等。石墨烯晶体管具有高的载流子迁移率和易受控性，是未来电子设备的重要组成部分。 在光学领域，石墨烯能够制备出高性能的透光材料、光学器件等。石墨烯具有高透明性和高吸收性，且能够吸收多种光谱范围的光线，能够实现在不同波长光线下的调控性能，是高效光学器件的理想材料。 在生物医学领域，石墨烯被应用于药物传递、生物成像和生物传感器等方面。石墨烯具有良好的生物兼容性和靶向识别能力，能够以多种方式与生物体相互作用，有望成为下一代生物医学器件的重要材料。

石墨烯改性抗静电材料的研究进展

石墨烯改性抗静电材料的研究进展 石墨烯是一种由碳原子构成的二维薄片材料，具有出色的导电性、热导性和力学性能，因此被广泛应用于电子器件、能源存储和传感器等领域。纯石墨烯在空气中易生成氧化物，导致其电导性能下降，同时也易受污染物的吸附，进一步影响其实际应用。石墨烯改性抗 静电材料的研究备受关注。 石墨烯的改性方法主要包括物理改性和化学改性两种方式。物理改性是通过纳米尺寸 的二维石墨烯与其他材料复合，形成复合材料来改善其抗静电性能。石墨烯与聚合物复合后，在复合材料中形成导电网络，提高了材料的导电性能。石墨烯与碳纳米管、金属颗粒 等复合也被用于改善材料的导电性能。 化学改性则是通过对石墨烯进行化学修饰，引入各种功能基团来增强其抗静电性能。 通过在石墨烯表面引入含氮基团、含磷基团等功能基团，可以增加石墨烯的导电性能，提 高其抗静电性能。亲水性改性也是提高石墨烯抗静电性能的一种方法，通过引入亲水基团 使石墨烯表面具有良好的润湿性，以减少静电的积聚。 除了改性方式的不同，石墨烯改性抗静电材料的研究还涉及到不同的制备方法和应用 领域。制备方法主要包括涂覆法、溶液方法和电化学沉积法等。涂覆法是将石墨烯材料均 匀涂覆在基底上，形成抗静电薄膜。溶液方法是将石墨烯材料分散于溶液中，通过溶液浸渍、喷涂等方法得到抗静电材料。电化学沉积法则是利用电化学氧化还原反应，在基底上 沉积石墨烯材料。 在应用领域方面，石墨烯改性抗静电材料主要应用于电子器件、航空航天和防爆等领域。在电子器件方面，石墨烯改性材料可以用于制备导电膜、柔性电路等组件，提高器件 的导电性能和静电排除能力。在航空航天领域，石墨烯改性材料可以用于制备航天器的防 静电涂层，避免因静电而引发的火灾和爆炸。在防爆领域，石墨烯改性材料可以用于制备 抗静电防爆涂层，提高工作环境的安全性。 石墨烯改性抗静电材料的研究已取得了一定的进展，不仅扩展了石墨烯的应用领域， 而且提高了石墨烯的抗静电性能。随着石墨烯制备技术和改性方法的不断进步，相信石墨 烯改性抗静电材料将在未来得到更广泛的应用。

氧化石墨烯的改性及其对金属离子的吸附研究

氧化石墨烯的改性及其对金属离子的吸附研究 王国祥;宁健 【摘要】以鳞片石墨为原料,利用改进的Hummers法制备氧化石墨.然后利用缩合法,采用乙二胺对氧化石墨烯进行改性,制备出乙二胺改性的胺基化氧化石墨烯(GOs-EDA).利用X-衍射和红外光谱等测试方法对所制备的GOs-EDA的结构进行表征.实验结果表明,通过改性,可将乙二胺引入氧化石墨烯表面,改性后的氧化石墨烯晶体结构的完整性降低.氨基改性氧化石墨烯可以作为一种理想的吸附材料,当吸附时间为2h、吸附温度为35℃时,对Cu2+的吸附效果最好,吸附率达91.85％.【期刊名称】《精细石油化工进展》 【年(卷),期】2017(018)006 【总页数】4页(P36-39) 【关键词】氧化石墨烯;氨基改性;金属离子;吸附;乙二胺 【作者】王国祥;宁健 【作者单位】湖南理工学院化学化工学院,湖南岳阳414006;湖南理工学院化学化工学院,湖南岳阳414006 【正文语种】中文 随着人类文明与经济的发展，人类生存的环境受到极大的破坏。重金属污染是危害环境的主要污染之一，如何治理重金属污染已成为很多学者的研究课题。在众多的废水处理方法中，吸附法是处理水污染中重金属离子的有效方法之一。 氧化石墨烯具有规整二维的平面结构和较大的比表面积[1-2]。通过化学法制备的

氧化石墨烯的表面上带有羟基、环氧基、羰基、羧基等一些官能团，且易被其他功能化基团修饰[3]，因此氧化石墨烯在重金属吸附方面显示出比其他材料更大的优 越性。经过烷基化改性的氧化石墨烯对Pb2+表现出良好的吸附性[4]。笔者对氧 化石墨烯进行了氨基化改性，改变其吸附性，研究其对金属离子的吸附作用。 硫酸，分析纯，山东莱阳经济技术开发区精细化工厂；鳞片石墨(≥94%)，青岛天 源达石墨有限公司；高锰酸钾、无水乙二胺、无水乙醇，均为分析纯，长沙安泰精细化工实业有限公司；过氧化氢(≥30%)，新科电化试剂厂；盐酸，分析纯，株洲 石英化玻有限公司；氯化钡，分析纯，天津市苏庄化学试剂厂；N，N-二甲基甲 酰胺(≥99.5%)，天津市福晨化学试剂厂；N，N′-二环己基碳酰亚胺，化学纯，国药集团化学试剂有限公司。 H/T16MM台式高速离心机，湖南赫西仪器装备有限公司；SHZ-D(Ⅲ)循环水式真空泵，巩义市中国仪器仪表有限责任公司；KQ5200DE数控超声波清洗器，昆山 超声仪器有限公司；WGLL-230BE电热鼓风干燥箱，天津泰斯特仪器有限公司；AA-6880原子吸收分光光度计，长沙大旗仪器设备有限公司；Rigaku D/max 2550VB+18kW X射线衍射仪，日本理学；CP124C电子天平，奥豪斯仪器有限 公司；DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器，巩义市予华仪器有限责任公司；AVATAR-370红外光谱仪，美国尼高力仪器公司。 1.2.1 氧化石墨的制备 在干燥的250 mL烧瓶中加入25 mL 98%的浓硫酸，搅拌，冰水浴下加入1 g石墨粉，缓慢加入3 g KMnO4，控制温度小于15 ℃，搅拌反应2 h。接着将烧瓶 置于35 ℃左右的恒温水浴中，待反应液的温度升至35 ℃后继续搅拌反应30 min。然后控制温度低于15 ℃，连续加入100 mL去离子水，控制温度不超过100 ℃，继续搅拌15 min。继续加入100 mL去离子水，再加适量30%的过氧化氢溶液，直至溶液颜色由棕黄变为亮黄色，且不再产生气泡，随后加100 mL 10%的稀盐

石墨烯在聚合物改性中的研究进展

石墨烯在聚合物改性中的研究进展 石墨烯是由碳原子以sp2杂化构成的二维平面晶体结构，具有高的导电性、热导率和 机械性能，因此在聚合物改性中具有广泛的应用前景。石墨烯可以通过与聚合物基体的物 理混合、化学修饰或直接合成等方式引入聚合物中，从而实现对聚合物性能的调控、增强，扩展了聚合物的应用领域。 一种常见的方法是将石墨烯与聚合物基体进行物理混合。石墨烯具有高的比表面积和 亲水性，能够与聚合物基体形成均匀分散的复合材料。石墨烯可以通过机械剥离、液相剥离、化学剥离等方法制备成片状、纳米片状、纳米带状等不同形态的石墨烯，并与聚合物 基体进行物理混合。石墨烯可以增加聚合物的导电性和热导率，从而提高聚合物的导电与 导热性能。石墨烯与聚合物EPS形成的复合材料在导电性、抗静电性、电磁屏蔽性等方面 具有优异性能。石墨烯还可以改善聚合物的力学性能。由于石墨烯具有纳米级结构和高的 比表面积，能够增加聚合物的界面相互作用，提高复合材料的强度、刚度和断裂韧性。 另一种方法是通过化学修饰的方式将石墨烯引入聚合物中。石墨烯的表面含有大量的 羟基、羰基等官能团，可与聚合物基体发生化学反应。通过改变官能团的类型和含量，可 以实现对石墨烯与聚合物基体之间相互作用的调控。通过在石墨烯表面修饰含有活性基团 的分子，使石墨烯与聚合物基体之间形成共价键，增强它们之间的相互作用。石墨烯化学 修饰后的复合材料具有更好的分散性、界面结合性和光学性能。石墨烯还可以通过与功能 化聚合物共混形成复合材料，从而实现对聚合物的功能化改性。通过与石墨烯共混的聚合 物复合材料可以实现对气体分离、光催化、荧光传感等性能的调控。 还可以通过直接合成方法将石墨烯引入聚合物中。直接合成的方法包括化学气相沉积、电化学合成、热解法等。通过直接合成可以获得高度纯净、大面积的石墨烯，从而提高复 合材料的性能。在聚合物基体表面制备石墨烯纳米复合薄膜，可以增强聚合物的光学透明性、机械强度和耐磨性。 石墨烯在聚合物改性中的研究进展表明，通过不同的引入方式可以实现对聚合物性能 的调控和增强。石墨烯与聚合物基体形成的复合材料具有优异的导电性、热导率、力学性 能等特点，拓展了其在电子器件、能量存储、传感器等领域的应用。目前石墨烯与聚合物 基体之间的界面相互作用机制还不完全清楚，研究人员还需要进一步探索和研究，以实现 对复合材料性能的更好调控和优化。

石墨烯在聚合物改性中的研究进展

石墨烯在聚合物改性中的研究进展 石墨烯由于其出色的结构和性能，在聚合物改性方面具有广泛的应用前景。本文主要 讨论了石墨烯在聚合物改性中的研究进展和应用前景。 研究方法和进展 石墨烯在聚合物中的应用主要包括两种改性方法：一种是将石墨烯与聚合物材料共混，另一种是采用化学修饰法将石墨烯与聚合物结合。 共混法是一种简单有效的方法，其具体过程是将石墨烯和聚合物按比例混合并加热混合，使其充分融合。但这种方法容易在混合过程中导致石墨烯聚集，难以实现石墨烯与聚 合物的良好分散。因此，化学修饰法成为石墨烯在聚合物改性中的首选方法。 化学修饰法利用石墨烯的化学反应性，在石墨烯表面引入不同化学官能团，使其能与 聚合物表面发生相互作用，从而实现石墨烯与聚合物的紧密结合。常用的化学修饰方法包 括氧化、还原、氨基化、烷基化等。 2. 石墨烯在聚合物中的应用领域 石墨烯在聚合物改性中具有广泛的应用领域，包括：高分子复合材料、聚合物基纳米 复合材料、高分子电解质等。 高分子复合材料是一种将石墨烯与聚合物混合制备的新型材料。石墨烯在高分子复合 材料中的应用可增强其导电性、机械性能、抗氧化性能等，从而扩展了高分子材料的应用 范围。 聚合物基纳米复合材料是一种在聚合物中嵌入纳米级别的石墨烯颗粒，从而增强其力 学性能、导电性能等。这种材料常用于制备柔性电池、超级电容器、传感器等领域。 高分子电解质是一种应用广泛的电池组件，其应用范围包括锂离子电池、超级电容器等。石墨烯在高分子电解质中的应用，可以增强其传导性能和电化学稳定性，减少电池内 部的损耗和电化学冲突。 石墨烯具有超强的机械强度、导电性和热导率，因此在聚合物领域的应用前景非常广阔。未来的研究重点将集中在以下几个方面： 一是研究石墨烯与其他材料的复合效果，寻找更好的配比和处理工艺，从而实现更好 的功能材料的制备。 二是继续研究和开发石墨烯的便携制备和加工方法，研究能够提高成品的制备效率和 使用寿命的方法。

石墨烯在聚合物改性中的研究进展

石墨烯在聚合物改性中的研究进展 石墨烯是一种二维晶体结构的碳纳米材料，具有很高的导电性和导热性，同时还具有 很高的拉伸强度和柔韧性。由于石墨烯材料的特殊性质，使得石墨烯在聚合物改性方面具 有很大的潜力。本文将从石墨烯在聚合物改性中的应用、石墨烯与聚合物的复合改性以及 石墨烯在聚合物薄膜领域的研究进展三个方面对石墨烯在聚合物改性中的研究进展进行综述。 石墨烯在聚合物改性中的应用主要有两个方向，一是作为增强材料用于提高聚合物的 力学性能，二是作为功能材料用于赋予聚合物新的性能。在第一个方向上，石墨烯作为增 强材料可以显著提高聚合物的力学性能。石墨烯可以与聚合物基体形成复合材料，通过将 纳米级的石墨烯添加到聚合物基体中，可以增强聚合物的拉伸强度、弹性模量和断裂韧性。石墨烯还可以通过增强层与聚合物基质之间的界面相互作用，提高复合材料的力学性能。 在第二个方向上，石墨烯作为功能材料可以赋予聚合物新的性能。石墨烯表面的纳米 结构和大比表面积使其具有很高的吸附能力，可以被用于吸附有害物质，从而实现聚合物 的环境净化。石墨烯还可以通过与聚合物基体形成复合材料，赋予聚合物良好的导电性和 导热性，从而广泛应用于电子器件和热管理领域。 石墨烯与聚合物的复合改性是目前研究的热点之一。通过将石墨烯与聚合物复合可以 充分发挥两者的优势，进一步提高材料的综合性能。目前，石墨烯与聚合物的复合改性主 要有两种方式，一种是将石墨烯与聚合物基体进行物理混合，另一种是在聚合物基体中引 入石墨烯的功能单元。通过物理混合方法，可以简单快捷地获得石墨烯复合材料，但相互 作用较弱，随着石墨烯含量的增加，石墨烯之间的聚集现象会加剧，影响复合材料的力学 性能。而引入石墨烯的功能单元可以强化石墨烯与聚合物的界面相互作用，提高复合材料 的综合性能。石墨烯氧化物（GO）可以与聚合物基体发生化学反应，形成石墨烯改性聚合 物材料，其具有优异的力学性能和热稳定性。 石墨烯在聚合物薄膜领域的研究也取得了一些进展。聚合物薄膜在电子器件、传感器 和膜分离等领域具有重要应用。通过将石墨烯与聚合物薄膜进行复合可以增强薄膜的力学 性能和导电性能。石墨烯可以作为导电填料添加到聚合物薄膜中，提高薄膜的导电性能。 石墨烯还可以作为增强材料，增加聚合物薄膜的机械强度和热稳定性。 石墨烯在聚合物改性中具有很大的潜力。通过将石墨烯与聚合物复合可以实现材料性 能的协同增强。石墨烯还可以赋予聚合物新的功能。虽然目前石墨烯在聚合物改性中的研 究仍处于起步阶段，但相信随着科技的不断进步，石墨烯在聚合物改性领域的应用前景将 会越来越广阔。

石墨烯研究进展

石墨烯复合材料的研究进展 石墨烯以其优异的性能和独特的二维结构成为材料领域研究热点。本文综述了石墨烯的制备方法并简单介绍了石墨烯的力学、光学、电学及热学性能,并对石墨烯的复合材料应用做了展望。 1制备方法 熔融共混法:将原始石墨氧化,经过剥离并还原制成石墨烯,与聚合物在熔融状态下共混制得复合材料。 原位聚合法:将石墨烯与聚合物单体混合,加入引发剂引发反应,最后制得复合材料。 溶液混合法:在溶液共混法中,常常先制备氧化石墨烯,对其进行改性得到在有机溶剂中能够分散的分散液,通过还原得到石墨烯,然后与聚合物进行溶液共混制备石墨烯/ 聚合物复合材料。 乳液混合法:利用氧化石墨烯在水中具有良好的分散性,可将氧化石墨烯的水性分散液与聚合物胶乳进行混合,通过还原制备石墨烯/ 聚合物复合材料。 2性能特点 导电性:石墨烯结构非常稳定,迄今为止,研究者仍未发现石墨烯中有碳原子缺失的情况。石墨烯中各碳原子之间的连接非常柔韧,当施加外部机械力时,碳原子面就弯曲变形,从而使碳原子不必重新排列来适应外力,也就保持了结构稳定 导热性能:石墨烯优异的热传输性能可应用于微型电子设备的热 管理如导热膏热驱动、形状记忆聚合物等。

机械特性:石墨烯是人类已知强度最高的物质,比钻石还坚硬,强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍。 相互作用:石墨烯中电子间以及电子与蜂窝状栅格间均存在着强烈的相互作用。 化学性质:类似石墨表面,石墨烯可以吸附和脱附各种原子和分子。从表面化 学的角度来看,石墨烯的性质类似于石墨,可利用石墨来推测石墨烯的性质。 3结论与展望 目前,无论是在理论还是实验研究方面,石墨烯均已展示出重大的科学意义和 应用价值,且已在生物、电极材料、传感器等方面展现出独特的应用优势。随着对石墨烯研究的不断深入,其内在的一些特殊性能如荧光性能、模板性能等也相继被发现。由于石墨烯具有较大的比表面积、径厚比、热导率和电导率,与传统填料相比,石墨烯增强的复合材料具有更加优异的物理性能。目前,国外已有石墨烯/聚合物复合材料的相关专利报道,应用领域涵盖了能源行业的燃料电池用储氢材料,合成化学工业的微孔催化剂载体,导电塑料,导电涂料以及建筑行业的防火阻燃材料等方面。可见,石墨烯的发现为制备轻质、低价和高性能及多功能的纳米填料/高分子复合材料提供了新的途径和机遇。 4参考文献 [1] Graphene Film growth on Polycrystalline Metals [J] REBECCA S.EDW ARDS AND KARL S.COLEMAN Department of Chemistry,Durham University,South poad,Durham DH13LE,U.K. RECEVED ON APPIL 30 2012 ACS 23-30 Graphene, a true wonder material, is the newest member of the nanocarbon family. The continuous network of hexagonally arranged carbon

石墨烯的化学研究进展

石墨烯的化学研究进展 石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维材料，具有出色的物理和化学性能，因此在各个领域都受到了广泛。在化学领域，石墨烯的研究主要集中在制备、性质、应用等方面。本文将围绕这些主题，介绍石墨烯的化学研究进展。 一、石墨烯的制备 石墨烯的制备是研究石墨烯的基础。目前，石墨烯的制备方法主要有两种：一种是利用液相剥离法将石墨烯从石墨中分离出来；另一种是利用化学气相沉积法，以含碳气体为原料在催化剂的作用下合成石墨烯。此外，还有其他方法如电化学法、还原氧化石墨烯法等。这些方法各自的优缺点不同，选择哪种方法取决于研究人员的具体需求。二、石墨烯的性质 石墨烯具有许多独特的物理性质，如其出色的导电性和力学性能。石墨烯的电子结构使其具有半整数的量子霍尔效应，这使得石墨烯在未来的量子计算中具有巨大的潜力。此外，石墨烯还具有较高的热导率和光学吸收率，这使得石墨烯在材料科学领域具有广泛的应用前景。 三、石墨烯的应用

由于石墨烯具有上述独特的物理性质，它在许多领域都有广泛的应用。例如，石墨烯可以被用于制造高导电性、高强度的新型复合材料和电池电极材料。此外，石墨烯在光电转换器、传感器和生物医学领域也有广泛的应用。 四、结论与展望 石墨烯的化学研究在过去的几年中已经取得了显著的进展。然而，尽管石墨烯的性质和制备已经有了很大的突破，但仍有许多问题需要解决。例如，如何大规模制备高质量的石墨烯仍然是一个挑战。此外，尽管石墨烯具有许多潜在的应用，但其长期稳定性和可持续性还需要进一步的研究。 展望未来，我们期待看到更多的研究集中在石墨烯的化学改性上，以改善其性能和扩大其应用范围。此外，我们也期望看到更多关于石墨烯制备和性质的基础研究，以进一步理解这种材料的特性和潜力。最后，我们希望看到更多关于石墨烯应用的研究，特别是在能源、环境科学和生物医学等领域。这些领域的研究可能会带来新的突破和创新，使石墨烯在未来的科技领域发挥更大的作用。 石墨烯的出色性能主要归功于其独特的二维结构和碳原子的 sp2杂 化轨道，这使得石墨烯具有高透光性、高导电性和高热导率等优点。

石墨烯改性纺织品研究进展

石墨烯改性纺织品研究进展 作者：程飞阳祝国成 来源：《现代纺织技术》2021年第04期 摘要：石墨烯作为一种新型纳米材料，能赋予纤维及织物良好的抗静电、防紫外、抗菌抑菌、电磁屏蔽、耐热、耐磨等性能，在功能性纤维与面料以及智能纺织品领域有着广阔的应用前景，已经成为未来纺织品发展的一大趋势。为了更好的选择石墨烯改性的方法与工艺，从而获得性能更优的功能与智能纺织品，主要分析了石墨烯在纤维、纱线和织物改性中的多种不同方法，包括共聚法、直接喂食法、涂层法、层层自组装法、原位还原法、复配液整理法、电化学沉积法、电泳沉积法等，并探讨了不同方法的优缺点与应用环境。 关键词：石墨烯;纤维;纱线;纺织品;改性方法 中图分类号： TS151 文献标志码：A 文章编号：1009-265X（2021）04-0107-08 Abstract： Graphene as a new type of nanomaterial can give fibers and fabrics excellent performance of anti-static electricity， ultraviolet， bacteria resistance， electromagnetic shielding，heat resistance and wear resistance. It has a broad application prospect in functional fibers， fabrics and smart textiles， and becomes a major trend of future textiles. In order to better select the graphene modification method and process for better functional and intelligent textiles， the methods of graphene modification in fibers， yarns and fabrics were analyzed， including copolymerization，direct feeding method， coating method， layer-by-layer self-assembly method， in-situ reduction method， compound liquid finishing method， electrochemical deposition method， and electrophoretic deposition method. Meanwhile， the advantages， disadvantages and application environments were discussed. Key words： graphene; fiber; yarn; textile; modification method 石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，是由英国曼彻斯特大学的两位教授Andre Geim和Konstantin Novoselov于2004年利用微机械剥离法首次制得[1]。石墨烯是目前世界上已知厚度最薄和电阻率最小的纳米材料，厚度约为0.335 nm，电阻率仅为10-6 Ω·cm，可广泛应用于智能纺织品，除此之外，石墨烯导热性能优良，导热系数可达5 300 W/（mK），作为增强体可显著提升复合材料的功能特性[2]。

石墨烯在聚合物改性中的研究进展

石墨烯在聚合物改性中的研究进展 石墨烯因其独特的结构和优异的性能在材料科学领域备受关注，特别是在聚合物改性 领域具有广阔的应用前景。石墨烯的引入可以显著改善聚合物的力学性能、导电性能、热 稳定性和耐老化性能，因此在聚合物复合材料、聚合物纳米复合材料、功能性聚合物等方 面有着重要的研究价值。本文将对石墨烯在聚合物改性中的研究进展进行综述，并探讨其 未来的发展趋势。 一、石墨烯在聚合物改性中的应用 石墨烯是一种由碳原子按照类似蜂窝状排列的二维晶格结构材料，具有极好的导热性、电导率和机械性能。将石墨烯引入聚合物基体中，可以显著提高聚合物的性能，包括力学 性能、导电性能、热稳定性和耐老化性能。 1.1 在力学性能方面，石墨烯具有优异的强度和刚度，可以增强聚合物的强度和硬度，提高其抗拉伸、抗弯抗压等性能，增加聚合物复合材料的强度和韧性。 1.2 在导电性能方面，石墨烯具有优异的导电性能，可以使聚合物具有导电性，广泛 应用于电子材料、传感器、导电涂料等领域。 1.3 在热稳定性方面，石墨烯具有良好的热传导性能，可以提高聚合物的热稳定性和 耐高温性能，适用于高温材料和阻燃材料。 1.4 在耐老化性能方面，石墨烯可以有效阻止紫外光的照射和氧气的侵蚀，提高聚合 物的耐老化性能，延长材料的使用寿命。 石墨烯在聚合物改性中具有广泛的应用前景，可以有效提高聚合物的性能，拓展其在 不同领域的应用范围。 二、石墨烯在聚合物改性中的研究进展 近年来，石墨烯在聚合物改性方面的研究得到了广泛关注，相关的研究成果不断涌现，为石墨烯在聚合物改性领域的应用提供了坚实的基础。主要表现在以下几个方面： 2.1 石墨烯/聚合物复合材料的制备方法不断丰富，包括溶液混合法、熔融混合法、 原位聚合法、化学还原法等多种方法，为石墨烯与聚合物的复合提供了多样化的选择。 2.2 石墨烯在聚合物基体中的分散性得到了有效的改善，研究者通过表面改性、增容 剂的引入、表面活性剂辅助等方法增强了石墨烯与聚合物的相容性，提高了复合材料的力 学性能和导电性能。

石墨烯在吸附中的应用及发展

石墨烯在吸附中的应用及发展 纳米级的碳材料本身就可以担当一种有效的催化剂，在吸附方面有很好的应用潜力，下面是小编搜集整理的一篇探究石墨烯在吸附中的应用发展的论文范文，供大家阅读查看。 1、引言 随着世界人口的快速增长和工业化的迅猛发展，环境污染问题引起了人们的广泛关注，特别是水体中有害物质的去除问题至关重要。目前，国际上常用的污水处理方法有膜分离法[1]、微生物处理法[2]、光催化降解法[3]、吸附法[4]及其它方法。这些方法在治理和保护水体环境中起到了重要的作用。其中，吸附法和光催化降解法，由于本身具有低能耗、高效率、方便大规模应用和应用对象广泛等特点[5-6],得到了科学界的广泛关注和研究。吸附法在污水治理方面具有设备简单、效果显着、不易产生二次污染等优点，经吸附法处理后，水体普遍好转且比较稳定[7]. 目前，在工业上最常用的活性炭吸附剂,具有非极性表面，为疏水和亲有机物的吸附剂，性能稳定、吸附容量大、解吸容易、抗腐蚀，经过多次循环使用仍可保持原有吸附性能，在污水处理方面有很好的效果，但其成本较高、再生效率低，使该方法的广泛应用受到了限制;活性氧化铝[9],无定形的多孔结构物质，极性强，对水又很高的亲和作用，对含氟废气有很好的净化作用;沸石分子筛[10] 一种离子型吸附剂，孔径整齐均一，对不饱和有机物、极性分子有选择吸附能力，但都存在各自的缺点，制约了其在现实生活生产中的应用。纳米级的碳材料本身就可以担当一种有效的催化剂，在吸附方面有很好的应用潜力[11].自2023年Manches-ter大学的Geim小组[12]首次采用机械剥离法获得单层或薄层的新型二维原子晶体-石墨烯以来，科学界便对石墨烯材料进行了广泛的研究与讨论。石墨烯具有理想的平面二维结构、良好的电子性质、热学性质、光学性质、机械性质等，使其在纳米电子器件、催化剂、电池、电容器、光电子器件、新型复合材料以及传感材料等方面有着广泛的应用前景[13].石墨烯由碳原子以sp2杂化结构连成的单原子层结构，其理论厚度仅为0.35nm[14],石墨

石墨烯的制备及应用研究的进展毕业论文

石墨烯的制备及应用研究的进展 目录 摘要 (1) Abstract (2) 前言 (3) 第一章石墨烯的结构与性质 (5) 1.1 石墨烯的结构 (5) 1.2 石墨烯的性质 (6) 1.2.1石墨烯的电学性质 (6) 1.2.2室温下的量子霍尔效应 (6) 1.2.3表面性质的尺寸效应 (7) 第二章石墨烯的制备以及改性方法 (8) 2.1 制备方法 (8) 2.1.1微机械剥离法 (8) 2.1.2化学气相沉积法 (8) 2.1.3表面外延生长法 (9) 2.1.4氧化石墨还原法 (9) 2.1.5电化学法 (10) 2.1.6淬火法 (10) 2.1.7原位自生模板法 (11) 2.2 石墨烯的改性 (11) 2.2.1石墨烯的表面改性 (11) 2.2.2制备聚合物基复合材料 (12) 第三章石墨烯的应用领域 (14) 3.1 石墨烯在分析科学上的应用 (14) 3.1.1基于石墨烯的样品前处理技术 (14) 3.1.2石墨烯在荧光分析中的应用 (15) 3.1.3石墨烯在质谱分析中的应用 (15) 3.2 石墨烯在纳电子器件方面的应用 (16)

3.3 石墨烯材料在电化学领域中的应用 (17) 3.3.1在锂离子电池中的应用 (17) 3.3.2在超级电容器中的应用 (18) 3.4 石墨烯其它的潜在应用 (18) 第四章展望 (20) 参考文献 (22) 致谢 (25)

摘要 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。自从2004年发现以来，研究者对这种材料在未来技术革命方面提出了大量的建设性创意，石墨烯被认为是未来能够取代硅的一种新型电子材料。石墨烯是只有一个原子厚的结晶体，具有超薄、超坚固和超强导电性等特性，其优异的电学、热学和力学性能，在纳米电子器件、储能材料、光电材料等方面的潜在应用价值引起了科学界新一轮的“碳”热潮。本文首先从石墨烯的发现入手，之后对其结构和性质进行了简单的概述，并对石墨烯的改性、制备以及应用等方面进行了综述，最后对其在未来的发展前景进行了展望。 关键字：石墨烯；制备；改性；应用；展望

石墨烯吸附材料的制备与应用研究进展

石墨烯吸附材料的制备与应用研究进展 石墨烯是由碳原子构成的单层二维晶体结构材料，具有出色的机械强度、电学性质和化学稳定性，因此被广泛研究与应用。其中，石墨烯吸附材料作为一种重要的研究方向，因其在环境污染治理、能源存储和催化剂等领域的潜在应用而备受关注。本文将对石墨烯吸附材料的制备方法和应用方面的研究进展进行综述。 首先，石墨烯吸附材料的制备方法多种多样。常见的方法包括化学气相沉积法、机械剥离法和化学氧化还原法等。化学气相沉积法通过在高温下使碳源气体分解沉积到基底上，从而得到石墨烯薄膜。机械剥离法则是通过机械剥离的方式从三维石墨晶体中获得单层石墨烯。而化学氧化还原法则是利用重要的氧化还原反应将石墨烯氧化，并经过还原制备得到功能化的石墨烯材料。 其次，石墨烯吸附材料在环境污染治理方面展现出巨大的潜力。由于石墨烯吸附材料具有大的比表面积、高的孔隙率和优异的吸附性能，因此能有效地吸附和去除水中的重金属离子、有机物和有害气体等污染物。同时，石墨烯吸附材料具有良好的再生性和稳定性，在环境污染治理中具有广阔的应用前景。 此外，石墨烯吸附材料在能源存储方面也具有重要的应用价值。石墨烯具有极高的电导率和电子传输速率，因此可以作为电极材料应用于锂离子电池、超级电容器和燃料电池等能源存储设备中。石墨烯吸附材料的多孔结构和大比表面积也有助于提高电池的循环稳定性和能量密度，使其在能源存储领域有着广泛的应用前景。

最后，在催化剂方面，石墨烯吸附材料也具有很高的应用潜力。石墨烯吸附材料在催化领域可以作为催化剂的载体材料，用于各类有机反应和氧化反应中。由于石墨烯具有高的比表面积和优异的导电性，可以提高催化剂的反应活性和稳定性。此外，石墨烯吸附材料还可通过功能化来调控其催化性能，进一步拓展其在催化反应中的应用。 综上所述，石墨烯吸附材料作为一种新型的吸附材料，在环境污染治理、能源存储和催化剂等领域有着广泛的应用前景。未来的研究方向包括制备方法的改进、功能化改性和材料性能的优化等，并且需要注重石墨烯吸附材料的可持续发展和大规模制备技术的实现，以满足实际应用的需求。 综合来看，石墨烯吸附材料在环境污染治理、能源存储和催化剂等领域具有广阔的应用前景。其良好的吸附性能和再生性使其成为有效处理金属离子、有机物和有害气体等污染物的材料。同时，石墨烯的优异电导率和多孔结构使其成为能源存储设备中的理想电极材料，可提高电池的循环稳定性和能量密度。此外，石墨烯的高比表面积和导电性也使其成为催化剂的载体材料，提高催化剂的反应活性和稳定性。未来的研究方向包括提高制备方法、功能化改性和材料性能的优化，并注重可持续发展和大规模制备技术的实现，以满足实际应用的需求。总体而言，石墨烯吸附材料在多个领域都有着广泛的应用潜力。

石墨烯-MOFs复合材料的制备及其吸附性能研究

石墨烯-MOFs复合材料的制备及其吸附性能研究 石墨烯/MOFs复合材料的制备及其吸附性能研究 一、引言 石墨烯和金属有机骨架材料（MOFs）是近年来受到广泛关注的两种新型材料。石墨烯具有超高的比表面积、高导电性和优异的力学性能，而MOFs则具有大孔隙度、特殊的孔道结构和高 度可调性的化学性质。将二者合并成复合材料，不仅能够发挥各自的优点，还可以在催化、吸附、储能等领域中展示出卓越的性能。本文将重点探讨石墨烯/MOFs复合材料的制备方法及 其吸附性能的研究进展。 二、石墨烯/MOFs复合材料的制备方法 制备石墨烯/MOFs复合材料的方法有许多种，常见的有混合法、原位法和化学还原法等。混合法是将已制备好的石墨烯和MOFs混合，并通过超声处理使其混合均匀。这种方法简单易行，但由于两种材料之间的界面接触不够紧密，可能影响复合材料的性能。原位法是在制备石墨烯的过程中，加入MOFs的 前体，使MOFs在石墨烯表面形成。这种方法可以使MOFs与石墨烯之间的界面接触更紧密，提高复合材料的性能。化学还原法则是将二氧化石墨烯和金属离子一起还原成金属纳米颗粒，形成复合材料。这种方法制备的材料结构较为复杂，但拥有更好的导电性和可调性。 三、石墨烯/MOFs复合材料的吸附性能研究 石墨烯/MOFs复合材料在吸附性能上具有优异的表现，广泛应 用于环境污染物的去除、气体分离和储氢等方面。以环境污染物去除为例，石墨烯/MOFs复合材料具有较大的比表面积和丰 富的孔道结构，能够提供更多的吸附活性位点，从而实现对污

染物的高效吸附。同时，石墨烯的导电性能使得复合材料能够通过外加电场的作用，实现对吸附过程的可控和再生。在气体分离方面，石墨烯/MOFs复合材料的孔道结构可以选择性地吸 附不同大小和性质的气体分子，从而实现对混合气体的高效分离。在储氢方面，石墨烯/MOFs复合材料由于石墨烯的高导电 性和MOFs的大孔隙度，可以提供更大的气体吸附容量和较快 的吸附速率，从而在储氢材料中具有巨大的应用潜力。 四、石墨烯/MOFs复合材料存在的问题及展望 尽管石墨烯/MOFs复合材料在吸附性能方面表现出较好的性能，但仍存在一些问题亟需解决。首先，石墨烯/MOFs复合材料的 制备方法仍然较为复杂，需要进一步简化和优化。其次，复合材料中两种材料之间的界面结构对其性能影响巨大，如何实现更紧密、稳定的界面结构是一个挑战。此外，复合材料的长期稳定性和再生性也需要进一步研究。对于石墨烯/MOFs复合材 料的未来发展，可以结合其他功能材料进行组装制备，进一步提升其性能。同时，开展在其他领域的应用研究，如催化、储能等，也是未来的重要方向。 五、结论 石墨烯/MOFs复合材料以其独特的结构和优异的性能，在吸附 性能方面展示出巨大的潜力。复合材料的制备方法和研究进展为其应用提供了重要的基础。然而，复合材料的合成和应用仍面临一些问题和挑战，需要通过进一步的研究和改进来解决。相信随着相关技术的不断发展，石墨烯/MOFs复合材料在环境 治理、能源储存和分离等领域将会有更广泛的应用 综上所述，石墨烯/MOFs复合材料在储氢材料中具有巨大 的应用潜力。其高导电性和大孔隙度为其提供了更大的气体吸

基于石墨烯吸波材料的研究进展

基于石墨烯吸波材料的研究进展 石墨烯是一种具有单层碳原子组成的二维结构材料，具有独特的物理 性质和广泛的应用前景。石墨烯在电子学、光学、催化、传感等领域都有 着重要的应用。近年来，人们对石墨烯在吸波材料领域的研究越来越多， 取得了一系列的研究进展。 石墨烯在吸波材料领域的应用主要基于它的优异的电磁波吸收性能。 由于其单层结构和高表面积，石墨烯可以吸收广泛的电磁波频段，包括微波、红外和可见光等。此外，石墨烯还具有高导电性、热稳定性和机械强 度等优点。这些特性使得石墨烯成为一种有潜力的吸波材料。 石墨烯在吸波材料方面的研究主要集中在以下几个方面： 首先是石墨烯的制备方法和结构调控。石墨烯的制备方法有很多种， 包括机械剥离、化学气相沉积和化学剥离等。不同的制备方法会对石墨烯 的结构和性能产生影响。在吸波材料的应用中，石墨烯的结构对其吸波性 能有很大的影响。因此，研究人员通过结构调控来提高石墨烯的吸波性能。例如，通过调控石墨烯的层数、缺陷和形状等参数，可以增强其吸波性能。 其次是石墨烯复合材料的设计和制备。石墨烯可以与其他材料复合， 形成复合吸波材料。这些复合材料可以进一步提高石墨烯的吸波性能。例如，将石墨烯与金属或其他纳米材料复合，可以实现宽频段和多频段的吸 波性能。石墨烯复合材料的制备方法有很多种，包括化学还原、溶胶-凝 胶法和热还原等。这些方法可以调控石墨烯与其他材料之间的相互作用， 从而改变复合材料的吸波性能。 第三是石墨烯的吸波机理研究。石墨烯的吸波性能与其导电性、介电 性和磁性等有关。石墨烯的吸波机理主要有电磁波的电导损耗、介电损耗

和磁性损耗三部分构成。石墨烯的电导损耗和介电损耗主要是由于其高导 电性和高介电常数引起的，而石墨烯的磁性损耗主要是由于其磁性质引起的。研究石墨烯的吸波机理，可以为进一步提高石墨烯的吸波性能提供理 论基础。 最后是石墨烯在实际应用中的研究。石墨烯的吸波材料在电磁波隐身、雷达探测以及太阳能电池等领域都有着广泛的应用。例如，石墨烯可以用 于制备隐身材料，提高飞机、舰船和地面装备等的隐身性能。此外，石墨 烯还可以用于制备传感器，实现对特定材料、气体和生物等的检测。 综上所述，石墨烯作为一种有潜力的吸波材料，在其制备方法、结构 调控、复合材料的设计和制备、吸波机理的研究以及实际应用等方面都取 得了一系列的进展。随着对石墨烯的研究深入，相信石墨烯在吸波材料领 域的应用前景将会更加广阔。