石墨烯化学还原制备方法的改进及其研究开题报告

 2020-02-10 11:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

随着社会的不断发展,纳米材料由于其“更轻,更高,更强”的优良性能已然成为当今材料领域的研究热点。石墨烯是一种由碳原子以spsup2;杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料[1,2],独特的平面分子结构赋予了它优良的电学性能、热性能、力学性能、光学性能和高比表面积,近年来受到化学、物理、材料、能源、环境等领域的极大重视,应用前景广阔,被公认为二十一世纪的革命性材料[3]。其在储能与光电器件领域的研究尤为火热,在储能领域,早期有研究者将石墨烯运用在超级电容器与锂离子电池中,发现石墨烯独特的层片状结构提供了大量附着位点从而有利于载流子等金属离子的储存与脱嵌,提高了电容器的储能密度与电池的充放电能力[4-6]。在光电器件领域,石墨烯可用来制造太阳能电池、晶体管、电脑芯片、触摸屏等,石墨烯散热薄膜也广泛用于超薄大功耗电子产品[7-8]。石墨烯材料的发展趋势预示着在不久的将来它有望替代传统材料在各领域大放异彩。

石墨烯的制备方法主要有机械剥离法[9]、化学气相沉积法[10]、氧化还原法[11]、晶体外延生长法[12]。由于操作简单,产量高,氧化还原法是当前制备石墨烯最常用的方法,其原理是在强氧化剂作用下,使石墨层间距扩张,形成片层或者边缘带有羰基、羧基、羟基等基团的氧化石墨,然后在水溶液或有机溶剂中超声处理,即可形成均匀分散的单层氧化石墨烯,再通过还原剂还原氧化基团制得石墨烯。制备氧化石墨的方法通常有Brodie法[13]、Standenmaier法[14]和Hummers法[15]

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