功能化石墨烯的性能与应用

石墨烯是一种具有独特二维晶体结构的新型碳纳米材料,具有优异的力学、电学、光学和热学性能,但是在溶剂中难以分散限制了其在很多领域的应用.功能化石墨烯提高了分散性,充分发挥了石墨烯的优良性能,在储能、生物医药、传感器和复合材料方面具有光明的应用前景.综述了石墨烯和功能化石墨烯的制备方法、优良性能及其各领域的应用.     

单层边缘功能化石墨烯的制备和表征

为探讨石墨烯的氧化过程,以浓硫酸、高锰酸钾和双氧水作为氧化剂,通过部分边缘氧化剥离石墨得到了单层边缘氧化石墨烯(SLMGO),用定量硼氢化钠还原得到了单层边缘功能化石墨烯(SLMFG).使用FT-IR、SEM、TEM、XRD和XPS等手段表征了SLMGO和SLMFG结构和形貌.结果表明:边缘功能化的单层石墨烯较深度氧化的多层石墨烯,能更好地保持层状平面结构.基于好的共轭程度,边缘功能化的石墨烯光电性能将更好.     

多孔石墨烯的制备与应用研究进展

石墨烯由于其特殊的结构和优异的性能受到了科学界的广泛关注.许多研究者受石墨烯优异性能的启发,对石墨烯相关材料进行了广泛的实验和理论研究.多孔石墨烯是一类具有纳米级孔结构的石墨烯材料,在超级电容器、气体分离净化、储氢、DNA检测等领域具有广泛的应用前景.综述了多孔石墨烯材料的最新研究进展,总结了近年来国内外多孔石墨烯制备方法及其潜在应用,还对现有研究成果进行总结分析,并指出了当前仍待解决的问题,为今后工作提出了建议.     

功能化纳米粒子的制备及其在分析中的应用

本文总结了自1999年来本研究小组在无机半导体、有机、无机-有机复合等几类功能化纳米粒子的制备及其应用方面的相关工作.     

荧光石墨烯量子点的制备及应用

由于具有独特的量子限域和边界效应,石墨烯量子点（GQDs）碳基纳米材料表现出特殊的性质和诸多潜在应用. 文中概括了近年来在制备GQDs方面的研究进展,包括利用水热、电化学和化学氧化等把大片石墨变为GQDs的方法,以及利用含碳有机小分子为前驱体,通过溶液化学、超声波和微波等方法来使碳原子重组制得GQDs的方法. 同时,介绍了GQDs在成像技术、生物传感和电化学分析等领域的应用情况. 最后指出,由于GQDs的发光机理还是一个开放性的课题,因此结合GQDs制备方法来研究其发光性质,将是未来该领域的研究重点.     

石墨烯的制备、表征研究进展

石墨烯由于独特的单原子层二维结构及优异的性能,引起了众多学者研究兴趣,在材料、电子、化学、能源、生物医药等众多领域具有广阔的应用前景.通过查阅大量相关文献,总结了石墨烯的各种制备方法及其优缺点,概述了石墨烯的表征方法,展望了石墨烯巨大的应用空间,展示了石墨烯的研究方向,为后续研究石墨烯的工作提供了可借鉴的思路.     

铁酸铋负载石墨烯复合材料的制备及应用

为了降解工业废水,制备了铁酸铋负载石墨烯复合材料,并将其应用于工业废水降解中。制备氧化石墨烯和铁酸铋,在水热反应釜中,通过水热法制备铁酸铋负载石墨烯复合材料。利用X射线衍射分析和透射电子显微镜分析对复合材料进行表征。发现铁酸铋负载石墨烯复合材料衍射峰强度和铁酸铋相比向低位移动,说明复合材料被还原;铁酸铋纳米颗粒较均匀地分布于石墨烯表面上,说明铁酸铋负载石墨烯复合材料可有效结合铁酸铋与石墨烯。将制备材料应用于工业废水降解中,结果表明:降解5个月后,复合材料表层出现孔穴;降解10个月后,复合材料孔穴增加,有粗大的纤维裸露;经铁酸铋负载石墨烯复合材料降解后,废水p H、COD值以及色度均明显降低;工业废水在400 nm处出现吸收峰,在光催化时间逐渐增加的情况下,吸收峰逐渐降低,反应150 min后,吸收峰基本消失,水样色度也显著降低;制备复合材料降解率和反应速率常数最高;铁酸铋负载石墨烯复合材料在经多次使用后仍可保持很高的降解率。可见制备复合材料有助于工业废水降解,有更高的光催化性能,稳定性很高,可承受长时间多次循环使用,可将其应用在工业废水降解环境中。     

石墨烯冷涂锌防腐涂料的制备及性能

 采用硅烷偶联剂对氧化石墨烯进行改性后制备了表面功能化石墨烯,并以此功能化石墨烯制备了稳定分散的石墨烯浆料。将此浆料与溶解好的树脂液、预分散好的锌粉浆料混合,制备了石墨烯冷涂锌涂料。通过盐雾试验、接触角试验及电化学测试,确定了石墨烯在涂料体系中的最佳添加量。对石墨烯冷涂锌涂料的性能进行了全面测试,结果显示,涂层耐盐雾时间达到2500 h,是相同厚度热浸锌涂层的2倍以上。     

石墨烯的制备方法及表征研究

石墨烯是一种新型二维碳纳米材料,具有许多独特的理化性质。本文重点综述了目前石墨烯制备的主要方法,分析了各种制备方法的特点,对石墨烯表征手段进行了概述,并展望了其发展前景。     

功能化石墨烯对海洋环境中细菌群落结构及生长的影响

功能化石墨烯因其优异的导电、传热和机械性能,应用前景广阔.为了解功能化石墨烯对海洋环境可能的生态毒性效应,其分别加入近岸海水(终质量浓度50mg/L)和沉积物(终质量分数50mg/kg)中,模拟海洋环境对样品培养2周,并采用DNA高通量测序技术分析功能化石墨烯对海洋细菌群落结构的影响.结果表明功能化石墨烯对两种海洋环境来源的细菌物种组成均有明显影响,但效果不同:暴露于功能化石墨烯后,海水中细菌的物种多样性和丰度降低,而沉积物中细菌的物种多样性和丰度升高,这可能是功能化石墨烯在海水和海洋沉积物中分散、吸附和团聚等环境行为存在差异所致.然而,在两种海洋环境来源的处理组中,功能化石墨烯的存在均对光合细菌(蓝细菌门)的生长起促进作用.上述结果可为功能化石墨烯的海洋生态安全性评估提供参考.     

石墨相氮化碳的制备、功能化及应用

由于石墨相氮化碳(g-C_3N_4)优越的光电性能以及"无金属"的特性,吸引了化学、物理学、生物医学、材料学等各个领域对其的深入研究和探索,成为当前研究的热点之一.介绍了g-C_3N_4的基本性质和制备方法,探讨了g-C_3N_4的元素掺杂以及稀土元素的修饰,简述了g-C_3N_4在光催化降解领域和生物医学领域的应用.     

从石墨烯的制备及其应用研究进展看2010年度诺贝尔物理学奖

 英国曼彻斯特大学物理和天文学院的安德烈·盖姆（Andre Geim）教授和康斯坦丁·诺沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）博士因石墨烯的发现和表征而获得了2010年的诺贝尔物理学奖。在短短的6年时间里,石墨烯在制备方法上取得了重大进展;同时对石墨烯的深入研究发现其具有优异的物理性能,有着非常美好的应用前景。本文对石墨烯的制备和应用研究进展进行了综述,从中可以发现,石墨烯给人类带来了无限的希望,会使得人们未来的生活更加美好,Geim教授和Novoselov博士的获奖实至名归。     

石墨烯国际发展态势分析

石墨烯最早由英国曼彻斯特大学科学家于2004年成功制备,因其集优异的力学、热学、电学和磁学性能于一身,迅速成为近年来材料科学和凝聚态物理领域的研究热点之一。随着对其制备、性质研究的不断深入,应用领域日益扩大。该文主要从国际相关研究计划、相关科学研究进展、SCI论文统计分析等几个方面对石墨烯国际发展态势进行了分析,最后提出了我国石墨烯材料与技术的发展对策与建议。     

基于石墨烯的多维度材料构筑及性能研究进展

 石墨烯是碳原子以六角形密堆积形成的二维原子晶体,具有独特的物理化学性质,在电子器件、能源环境和生物医学等领域有着广阔的应用前景。石墨烯的可控制备和组装是其实现实际应用的前提条件。近年来,相继开发出一系列石墨烯自组装与结构调控的技术方法,得到了多种结构特异、组成丰富和性能独特的石墨烯基多维度结构。本文从水溶性的氧化石墨烯出发,综述从零维到三维一系列不同维度和尺度石墨烯的自组装行为和材料构筑策略。对石墨烯的不同组装结构进行系统分类,提出其多维度组装体系的概念。石墨烯的多维度组装体系,在微纳米尺度上包括零维度的石墨烯基纳米颗粒和一维的石墨烯纳米线,在宏观尺度上包括二维石墨烯薄膜和三维的宏观体结构,最后对相关研究领域的发展趋势进行了总结和展望,结合计算化学的相关结果,预测了一系列未开发的石墨烯自组装结构。     

石墨烯无机复合材料的研究进展

文章综述近年来有关石墨烯（GR）制备的常用方法，总结各种类型的金属或金属化合物与石墨烯的复合物在制备、结构及催化性能等方面的特点，并对其方法和应用进行了评述和展望。     

石墨烯/金属纳米复合材料制备及研究进展

石墨烯由于具有较高的热导率、优异的力学性能、低的热膨胀系数以及良好的化学稳定性等特点,吸引了人们广泛的关注.综述了石墨烯与金属纳米复合材料的制备方法,包括自组装法、化学还原法、水热法、电化学沉积法和热蒸发法等,以及其在化学催化、超级电容器和导电薄膜等方面的应用研究进展,指出了石墨烯与金属纳米复合材料研究所存在的问题.     

功能化石墨烯复合材料在电化学免疫传感器中的应用

石墨烯应用于新型免疫传感器的开发已成为当前研究热点.将石墨烯与其它纳米材料复合,利用不同组分间的相互协同作用,使其应用效率进一步扩大.本文综述了近年来石墨烯复合材料在电化学免疫传感器中的应用,并展望了未来基于石墨烯复合材料的电化学免疫传感器的研究方向.     

Porous graphene: Properties, preparation, and potential applications

Graphene has recently emerged as an important and exciting material.Inspired by its outstanding properties,many researchers have extensively studied graphene-related materials both experimentally and theoretically.Porous graphene is a collection of graphene-related materials with nanopores in the plane.Porous graphene exhibits properties distinct from those of graphene,and it has widespread potential applications in various fields such as gas separation,hydrogen storage,DNA sequencing,and supercapacitors.In this review,we summarize recent progress in studies of the properties,preparation,and potential applications of porous graphene,and show that porous graphene is a promising material with great potential for future development.     

羧基化氧化石墨烯对活性炭超电容性能的影响

为了提高活性炭的超电容性能,可以利用表面含有丰富官能团的氧化石墨烯(GO)进行复合改性,而环氧基会导致GO平面上离域π键的弯曲变形,可以通过柠檬酸油浴法让环氧基发生开环反应并使GO与超电容活性炭(AC)充分交联,形成稳定整体结构.结果 表明:以250℃热处理的AC-GO所形成的化学交联结构具有良好的循环性能,在水系电解质中经过10000次循环后容量仍保持97.8％.开环作用也使得GO上的羟基和羧基等亲水基含量有所提高,这些基团能提供额外的赝电容,在1 A/g的电流密度下保持了225 F/g的电容.可见通过对GO表面官能团改性复合,能优化炭材料电容性能.