石墨烯和石墨烯基复合材料的制备及其应用
《石墨烯与改性石墨烯的制备及其在复合材料中应用研究》
《石墨烯与改性石墨烯的制备及其在复合材料中应用研究》一、引言随着纳米科技的飞速发展，石墨烯作为一种新型的二维纳米材料，因其独特的物理、化学性质，在材料科学领域引起了广泛的关注。
其优异的导电性、热导率、力学性能以及大的比表面积等特性，使得石墨烯在复合材料中具有巨大的应用潜力。
本文将重点探讨石墨烯及改性石墨烯的制备方法，以及它们在复合材料中的应用研究。
二、石墨烯与改性石墨烯的制备1. 石墨烯的制备石墨烯的制备方法主要包括机械剥离法、氧化还原法、化学气相沉积法等。
其中，氧化还原法因其成本低、产量大、操作简便等优点，成为制备石墨烯的常用方法。
该方法首先将天然石墨氧化，得到氧化石墨，然后通过还原得到石墨烯。
2. 改性石墨烯的制备改性石墨烯主要是通过在石墨烯表面引入官能团、掺杂异质元素或与其他材料复合等方式，改善其分散性、亲水性、导电性等性能。
常见的改性方法包括共价改性、非共价改性和掺杂改性等。
三、石墨烯与改性石墨烯在复合材料中的应用1. 石墨烯在复合材料中的应用由于石墨烯具有优异的导电性、热导率和力学性能，将其添加到聚合物、金属、陶瓷等材料中，可以显著提高复合材料的性能。
例如，在聚合物基复合材料中，石墨烯可以提高材料的导电性、热稳定性以及力学性能。
在金属基复合材料中，石墨烯可以作为增强相，提高材料的硬度和耐磨性。
2. 改性石墨烯在复合材料中的应用改性石墨烯通过改善其分散性、亲水性和导电性等性能，在复合材料中的应用更加广泛。
例如，通过共价改性引入含氧官能团的石墨烯，可以改善其在极性溶剂中的分散性，从而更好地与其他材料复合。
改性后的石墨烯在聚合物基复合材料中可以形成更为均匀的分散体系，进一步提高复合材料的性能。
四、结论石墨烯及改性石墨烯的制备方法多种多样，其独特的物理、化学性质使得它们在复合材料中具有广泛的应用前景。
随着纳米科技的不断发展，石墨烯及改性石墨烯在复合材料中的应用将更加深入和广泛。
未来研究应关注如何进一步提高石墨烯及改性石墨烯的制备效率、质量以及其在复合材料中的性能表现，以推动其在更多领域的应用。
石墨烯和石墨烯基复合材料的制备及其应用
石墨烯和石墨烯基复合材料的制备及其应用摘要：石墨烯是一种新型二维平面结构的纳米碳材料，相比于其他碳质材料，其特殊的原子层结构使其表现出非常优异的电学、热学和力学等性能。
本文重点概述了石墨烯及其复合材料的制备方法和性能以及在光电、催化、储能和生物医药等领域的应用前景。
关键词：石墨烯制备方法复合材料应用前景石墨烯是由sp2杂化碳原子构成的正六边形单层二维碳质新材料，是构建其它维数碳材料的基本单元。
这种稳定的单原子层薄膜由Geim课题组[1]2004年率先发现后就立刻震撼了科学界，随后在材料学和物理学领域掀起了研究热潮。
石墨烯是迄今为止发现的最薄的二维材料，其厚度仅0.335nm，相当于头发的20万分之一。
完美的石墨烯只包括六角元胞；如果有五角元胞和七角元胞存在，控制它们的数量就可以得到不同形状的碳材料，如零维富勒烯、一维纳米碳管（CNT）、三维石墨等。
由于石墨烯常温下具有优异的电学、热学和力学性能以及不规则量子霍尔效应、量子干涉效应等，有望在液晶材料、储能材料、机械谐振器、高性能纳电子器件等方面获得应用。
1、石墨烯的制备石墨烯的制备方法通常有微机械剥离法、氧化还原法、化学气相沉积、SiC 晶体外延生长法等。
微机械剥离法是获得石墨烯最普通的方法。
利用机械力，如透明胶带黏力，将石墨烯片从具有高度取向热解石墨晶体（HOPG）表面剥离开来。
2004年，K.Novoselov用机械剥离法首次制备出单层石墨烯[1]。
该法操作简单、质量较高，但存在产率低、成本高、尺寸不易控制等缺点，无法满足工业大规模生产的需求。
氧化还原法比较常见的是Hummers法[2]，是利用强氧化剂（如浓硫酸、高锰酸钾、双氧水）作用于天然鳞状石墨制得氧化石墨烯；再利用还原剂或其它还原方法（如热还原、紫外还原等）制得石墨烯。
通常使用的还原剂有水合肼、对苯二酚和硼氢化钠等。
该法制得的石墨烯表面含有一亲水基团，为有机改性复合材料和金属氧化物包覆纳米材料提供了便利。
石墨烯复合材料的制备及应用研究进展
石墨烯复合材料的制备及应用研究进展一、本文概述石墨烯，作为一种新兴的二维纳米材料，因其独特的电子结构、优异的物理和化学性能，在复合材料领域引起了广泛的关注。
石墨烯复合材料结合了石墨烯和其他材料的优点，使得这种新型复合材料在力学、电学、热学等方面表现出色，因此具有广阔的应用前景。
本文旨在综述石墨烯复合材料的制备方法、性能特点以及在不同领域的应用研究进展，以期为石墨烯复合材料的进一步研究和实际应用提供理论支持和参考。
本文将首先介绍石墨烯及其复合材料的基本概念和特性，然后重点综述石墨烯复合材料的制备方法，包括溶液混合法、原位合成法、熔融共混法等。
接着，文章将探讨石墨烯复合材料在能源、电子、生物医学、航空航天等领域的应用研究进展，分析其在提高材料性能、降低成本、推动相关产业发展等方面的重要作用。
本文还将对石墨烯复合材料未来的研究方向和应用前景进行展望，以期推动这一领域的持续发展和创新。
二、石墨烯复合材料的制备方法石墨烯复合材料的制备方法多种多样，每一种方法都有其独特的优点和适用范围。
以下是几种主要的制备方法：溶液混合法：这是最简单且最常用的方法之一。
首先将石墨烯分散在适当的溶剂中，然后通过搅拌或超声处理使其均匀分散。
接着，将所需的基体材料（如金属氧化物、聚合物等）加入溶液中，通过搅拌或热处理使石墨烯与基体材料充分混合。
通过过滤、干燥等步骤得到石墨烯复合材料。
这种方法操作简便，但石墨烯在溶剂中的分散性和稳定性是关键因素。
原位生长法：这种方法通常在高温或特定气氛下进行，利用石墨烯与基体材料之间的化学反应，使石墨烯在基体材料表面或内部原位生长。
例如，通过化学气相沉积（CVD）或热解等方法，在金属氧化物或聚合物表面生长石墨烯。
这种方法可以得到石墨烯与基体材料结合紧密、性能优异的复合材料，但操作过程较复杂，且需要特殊的设备。
熔融共混法：对于高温稳定的基体材料，如金属或某些聚合物，可以采用熔融共混法制备石墨烯复合材料。
石墨烯复合材料的制备及其应用
石墨烯复合材料的制备及其应用近年来，石墨烯作为一种热门新材料，备受关注。
石墨烯的结构特殊，仅由一个由碳原子构成的蜂窝状单层材料组成，具有超强的力学性能、导电性和导热性能等特点，被誉为“下一代奇迹材料”。
然而，如何应用石墨烯材料制备出更实用、更广泛的材料，一直是相关领域研究人员所关注的问题。
而石墨烯复合材料的制备及应用正是该领域的研究方向。
一、石墨烯复合材料的制备石墨烯复合材料是通过将石墨烯与其他材料复合而成的一种新材料，具备诸多优越性能。
石墨烯的制备方法繁多，如机械剥离法、化学气相沉积法和还原法等。
根据复合的特定要求，石墨烯常常会与金属、陶瓷、聚合物等各种材料复合。
以聚合物复合材料为例，石墨烯与聚合物的复合可以通过以下几种方法实现：1.化学还原法将石墨烯氧化后还原，可以得到石墨烯氧化物，用该氧化物和聚合物进行化学交联后再进行还原，就可以得到石墨烯与聚合物复合材料。
这种方法制备出的石墨烯复合材料可以保留石墨烯的力学性能，同时具备聚合物的良好可塑性和加工性。
2.热压法将石墨烯和聚合物混合后，使用高温高压的方式进行复合，可以制备出性能优异的石墨烯复合材料。
经过高温高压处理后，石墨烯和聚合物之间形成了强的化学键和物理交联，使得复合材料具有较高的力学强度和耐磨性能。
二、石墨烯复合材料的应用1.新型电池材料石墨烯与锂离子电池正极材料复合，可以提高电池的能量密度和循环寿命。
石墨烯与电池材料的复合还可以改善电池的导电性和耐腐蚀性，提高电池的稳定性。
2.石墨烯复合材料在航空领域的应用石墨烯和高温陶瓷材料的复合可以制备出具有优异耐高温性能的复合材料，这种材料可以在高温下保持稳定结构，被广泛应用于航空航天领域的推进剂、涡轮叶片等部件。
3.导电材料石墨烯与金属复合可以制备出高导电性复合材料，具有优良的电磁屏蔽性能和较高的导电性能，因此可以广泛应用于电器、电子等领域中的电磁屏蔽材料、导电材料等。
4.石墨烯复合材料在医学领域的应用石墨烯复合材料具有良好的生物相容性和低毒性，可以应用于生物医学领域中的医疗材料、生物传感器等领域。
《石墨烯与改性石墨烯的制备及其在复合材料中应用研究》
《石墨烯与改性石墨烯的制备及其在复合材料中应用研究》一、引言随着纳米科技的飞速发展，石墨烯作为一种新型的二维纳米材料，因其独特的物理、化学性质，近年来在科学界引起了广泛的关注。
其优异的导电性、高强度、高热导率等特性使得石墨烯在复合材料领域有着巨大的应用潜力。
然而，纯石墨烯的应用往往受到其制备成本高、产量低以及难以实现规模化生产等问题的限制。
因此，改性石墨烯的制备及其在复合材料中的应用成为了研究的重要方向。
二、石墨烯的制备石墨烯的制备主要采用化学气相沉积法、氧化还原法以及液相剥离法等方法。
其中，氧化还原法因其原料易得、制备工艺简单等优点被广泛应用。
首先，通过强酸、强氧化剂对天然石墨进行氧化处理，得到氧化石墨；然后，通过一定的还原手段，如热还原、化学还原等，将氧化石墨还原为石墨烯。
此外，液相剥离法是利用液相中的剥离剂将天然石墨剥离成单层或几层的石墨烯片层。
三、改性石墨烯的制备改性石墨烯主要是通过物理或化学方法对石墨烯进行表面修饰或掺杂，以提高其分散性、稳定性及与其他材料的相容性。
常见的改性方法包括共价改性和非共价改性。
共价改性是通过引入官能团或化学键对石墨烯进行修饰；非共价改性则是利用分子间的相互作用力，如范德华力、氢键等，将其他分子吸附在石墨烯表面。
四、改性石墨烯在复合材料中的应用改性石墨烯在复合材料中的应用广泛，特别是在导电、导热、电磁屏蔽等领域。
首先，在导电复合材料中，改性石墨烯因其优异的导电性能和良好的分散性，可显著提高复合材料的导电性能。
其次，在导热复合材料中，改性石墨烯的高热导率使其成为提高复合材料导热性能的理想选择。
此外，改性石墨烯还具有优异的电磁屏蔽性能，可广泛应用于电磁屏蔽材料的制备。
五、研究展望未来，随着纳米科技的进一步发展，石墨烯及改性石墨烯在复合材料中的应用将更加广泛。
首先，需要进一步研究石墨烯及改性石墨烯的制备工艺，提高其产量和降低生产成本，以实现规模化生产。
其次，需要深入研究改性石墨烯的物理、化学性质及其与基体的相互作用机制，以提高其在复合材料中的性能和应用效果。
石墨烯复合材料的制备及其在能源领域的应用
石墨烯复合材料的制备及其在能源领域的应用曲春浩;王军;屈孟男;陈国珍【摘要】Graphene, the two-dimensional sp2-hybridized carbon, has attracted much interest in recent years due to its unique and outstanding properties. On the basis of introducing the graphene and its functional modification briefly, the recent progress of modification and application in energy field of graphene-based composite materials is reviewed in terms of four aspects: lithium-ion battery, super capacitor, the electrode carrier of fuel cell and the photovoltaic cell.%石墨烯是一种二维新型碳材料,以其独特的结构和优异的性能,在物理、化学和材料学界引起了广泛的研究兴趣.简要介绍了石墨烯及其功能化改性,并对近年来石墨烯复合材料在锂离子电池、超级电容器、燃料电池电极载体、光伏电池等能源领域的研究进行了综述.【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2013(042)004【总页数】3页(P725-727)【关键词】石墨烯;复合材料;能源;研究进展【作者】曲春浩;王军;屈孟男;陈国珍【作者单位】陕西省石油化工研究设计院,陕西西安710054【正文语种】中文【中图分类】TQ127.12004年，Geim和Novoselov用胶带剥离石墨晶体首次获得了石墨烯，并因此获得2010年诺贝尔物理学奖。
《石墨烯与改性石墨烯的制备及其在复合材料中应用研究》
《石墨烯与改性石墨烯的制备及其在复合材料中应用研究》一、引言随着科技的不断进步，石墨烯作为一种新型的二维材料，以其出色的物理、化学和机械性能引起了全球研究者的广泛关注。
在材料科学、能源、电子等领域中，石墨烯的制备及其在复合材料中的应用研究已成为前沿课题。
本文将重点探讨石墨烯与改性石墨烯的制备方法，以及它们在复合材料中的应用研究。
二、石墨烯与改性石墨烯的制备1. 石墨烯的制备石墨烯的制备方法主要包括机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法等。
其中，氧化还原法因成本低、操作简便等优点得到了广泛应用。
该方法主要是通过氧化石墨得到氧化石墨烯，再通过还原剂如水合肼、维生素C等将其还原为石墨烯。
2. 改性石墨烯的制备改性石墨烯主要是通过化学、物理或生物方法对石墨烯进行表面修饰或功能化，以提高其性能。
常见的改性方法包括非共价修饰和共价修饰。
非共价修饰主要利用范德华力或π-π堆积等相互作用将分子吸附在石墨烯表面；共价修饰则通过引入官能团等方式对石墨烯进行化学改性。
三、石墨烯与改性石墨烯在复合材料中的应用1. 能源领域应用石墨烯因其优异的导电性、导热性和机械性能，被广泛应用于能源领域。
例如，石墨烯可以用于制备高性能的锂离子电池和超级电容器，还可以用于制备高效的太阳能电池等。
而改性石墨烯由于具有更好的分散性和与其他材料的相容性，能进一步提高复合材料的性能。
2. 材料科学领域应用在材料科学领域，石墨烯和改性石墨烯可以用于制备高强度、高韧性的复合材料。
例如，将石墨烯与聚合物基材复合，可以显著提高聚合物的力学性能、热稳定性和导电性。
此外，改性石墨烯还可以用于制备具有特殊功能的复合材料，如磁性复合材料、光敏复合材料等。
3. 生物医学领域应用石墨烯和改性石墨烯在生物医学领域也具有广泛的应用前景。
例如，利用其优异的生物相容性和导电性，可以将其用于制备生物传感器、药物载体等。
此外，改性石墨烯还可以用于改善生物材料的表面性能，如抗菌性能、抗凝血性能等。
石墨烯及其复合材料的制备与应用
石墨烯及其复合材料的制备与应用石墨烯是一种由碳原子构成的单层二维晶体，具有独特的物理和化学性质。
自它的发现以来，人们对石墨烯的制备与应用进行了广泛的研究。
本文将介绍一些石墨烯的制备方法，以及石墨烯与其他材料的复合，以及它们的应用。
石墨烯的制备方法有多种，其中最常用的是机械剥离法和化学气相沉积法。
机械剥离法是通过用胶带剥离石墨矿石表面的石墨层来得到石墨烯。
这种方法简单易行，但只能制备少量的石墨烯。
化学气相沉积法则是将碳源气体（如甲烷）在金属基底上热解，生成石墨烯。
这种方法可以制备大面积的石墨烯，但需要高温和特殊的实验条件。
石墨烯与其他材料的复合可以改善其性能，并拓宽其应用范围。
例如，石墨烯与聚合物的复合材料具有优异的导电性和机械性能。
这种复合材料可用于制备柔性显示器和电子设备。
此外，石墨烯与金属氧化物的复合材料具有良好的催化性能，可用于电催化和能源转换。
石墨烯与纳米粒子的复合材料还具有优异的光学性能，可用于光学传感和光催化。
除了复合材料，石墨烯还有许多其他的应用。
例如，石墨烯在电子器件中的应用已经引起了广泛的关注。
由于石墨烯具有极高的电子迁移率和较低的电阻率，使得它成为理想的导电材料。
石墨烯晶体管已被用于制备高性能的智能手机和电子设备。
此外，石墨烯还可以用于制备超级电容器和锂离子电池，以提高储能性能。
石墨烯还可以用于制备高强度的复合材料，用于航空航天和汽车工业。
然而，石墨烯的大规模制备和应用仍然面临一些挑战。
一方面，石墨烯的制备成本较高，制备方法仍需要进一步改进。
另一方面，石墨烯在生物医学领域的应用还需要深入研究。
尽管石墨烯具有许多独特的性质，但其在生物体内的生物相容性和毒性仍然存在争议。
综上所述，石墨烯及其复合材料具有巨大的应用潜力。
石墨烯的制备方法日趋成熟，可以制备大面积和高质量的石墨烯。
与其他材料的复合可以改善石墨烯的性能，拓宽其应用范围。
石墨烯在电子器件、能源储存和复合材料等领域具有广阔的应用前景。
石墨烯基复合材料的制备与性能研究
石墨烯基复合材料的制备与性能研究石墨烯是一种单层碳原子排列成的二维晶体，具有极高的强度、导电性和导热性。
在过去的几年里，石墨烯在材料科学领域引起了广泛的关注。
为了进一步发展石墨烯的应用，研究人员开始将石墨烯与其他材料相结合，形成石墨烯基复合材料。
这些复合材料具有优异的性能和多样化的应用前景。
本文将探讨石墨烯基复合材料的制备方法以及其性能研究。
一、石墨烯基复合材料的制备方法1. 化学气相沉积法（CVD）化学气相沉积法是一种常用的制备大面积石墨烯的方法。
该方法通过在金属衬底上加热挥发的碳源，使其在高温下与金属表面反应生成石墨烯。
石墨烯的生长在具有合适结晶特性的金属表面上进行，如铜、镍等。
CVD法制备的石墨烯可以获得高质量、大尺寸的单层石墨烯。
2. 液相剥离法液相剥离法是一种以石墨为原料制备石墨烯的方法。
通过在石墨表面涂覆一层粘性聚合物，然后利用粘性聚合物与石墨之间的相互作用力，将石墨从衬底上剥离，最终得到石墨烯。
这种方法能够制备出大面积的石墨烯，并且使用简便、成本较低。
3. 氧化石墨烯还原法氧化石墨烯还原法是一种制备石墨烯的简单方法。
首先将石墨烯氧化生成氧化石墨烯，然后通过还原处理，还原为石墨烯。
该方法可以在实验室条件下进行，操作简单方便。
然而，由于氧化石墨烯的导电性较差，所得石墨烯的质量较低。
二、石墨烯基复合材料的性能研究1. 机械性能石墨烯具有出色的机械性能，其强度和刚度超过大多数材料。
石墨烯基复合材料的机械性能主要取决于基体材料和石墨烯的界面相互作用。
研究表明，合适添加石墨烯可以显著提升材料的强度和硬度。
2. 电学性能石墨烯具有优异的电学性能，可以用作电极材料、导电填料等。
石墨烯基复合材料在导电性能方面表现出色，可以用于制备柔性电子器件、传感器等。
3. 热学性能由于石墨烯的热导率高达3000-5000 W/(m·K)，石墨烯基复合材料在热学性能方面具有巨大的潜力。
石墨烯能够显著提高基体材料的热导率，因此可以应用于散热材料、热界面材料等领域。
石墨烯及其复合材料的制备、性质及应用研究共3篇
石墨烯及其复合材料的制备、性质及应用研究共3篇石墨烯及其复合材料的制备、性质及应用研究1石墨烯及其复合材料的制备、性质及应用研究石墨烯是一种由碳原子构成的单层蜂窝状结构材料，具有独特的电学、光学、热学和机械性质。
自2004年它被首次发现以来，它的研究成果一直是纳米科学和材料科学最活跃的领域之一。
石墨烯具有很高的载流子迁移率、良好的机械强度和高比表面积，因此在传感器、电子器件、能量存储装置、超级电容器、太阳能电池、催化剂和生物医学传感器等领域具有广泛的应用。
本文旨在介绍石墨烯及其复合材料的制备方法、性质及其应用研究进展。
石墨烯的制备有许多方法，包括机械剥离、化学气相沉积、物理气相沉积、化学还原、流体力学剥离和微波辐射法等。
其中，机械剥离法是第一个制备单层石墨烯的方法，虽然成本低、易于实现，但需要大量时间和劳动力，并存在控制问题。
化学还原法则采用氧化石墨的还原，得到具有一定缺陷的石墨烯，且杂质易残留影响性质。
化学气相沉积法制备石墨烯具有高晶格载流子迁移率、具有极高的缺陷密度的石墨烯，但过程复杂，成本高。
物理气相沉积法适合生产无缺陷石墨烯，但难以控制多层石墨烯形成、且温度高，影响成品质量。
流体力学剥离法利用石墨烯的自身表面张力减小形成薄膜，但制备过程仍需要控制单层厚度。
微波辐射法是最新的石墨烯制备方法，采用微波对石墨进行瞬间加热、膨胀、冷却制备大面积石墨烯，具有制备速度快、质量好、颗粒易于控制等优点。
石墨烯的独特性质使其在许多应用中具有广阔的前景。
首先，在电子领域，石墨烯可以用来制造微电子器件、包括场效应晶体管、半导体和光电器件等。
FET型石墨烯晶体管基于石墨烯中载流子迁移率的高值，值得在短时间获得了重大的研究进展；二维电子系统(2DEG)可以用于制造高速逻辑电路和高灵敏感受器。
其次，在传感器领域，石墨烯表现出高度灵敏性，可以用于制造各种传感器，如光学传感器、生物传感器等。
此外，石墨烯还可以用于制造锂离子电池、超级电容器、声波马达等能量存储装置中。
石墨烯基复合材料的制备及性能分析
石墨烯基复合材料的制备及性能分析石墨烯是一种新型的碳材料，由于其独特的结构和优异的性能，被广泛应用于材料科学领域。
石墨烯基复合材料作为一种将石墨烯与其他材料复合而成的新材料，具有石墨烯的优势和复合材料的多功能性，因此在材料制备和性能分析方面备受关注。
一、石墨烯基复合材料的制备方法目前，制备石墨烯基复合材料的方法主要包括机械混合法、溶液处理法和化学气相沉积法等。
机械混合法是最简单的制备方法，将石墨烯和其他材料进行物理混合。
这种方法操作简单，成本低廉，但是石墨烯与其他材料的界面结合较弱，对复合材料性能的提升有限。
溶液处理法是通过将石墨烯分散于溶液中，与其他材料形成复合体。
这种方法不仅能够提高石墨烯与其他材料的界面结合，还可以调控复合体的结构和性能。
然而，溶液处理法对石墨烯的分散性要求较高，操作复杂。
化学气相沉积法是一种高温气相合成法，通过在金属基底上沉积石墨烯。
这种方法制备的石墨烯基复合材料具有较高的结晶质量和界面结合强度，但是设备要求高、制备时间长。
二、石墨烯基复合材料的性能分析石墨烯基复合材料的性能主要包括力学性能、导电性能和热学性能等。
力学性能是衡量材料抗拉、抗压、抗弯等力学性能的指标。
石墨烯具有极高的强度和刚度，因此能够大幅提升复合材料的力学性能。
石墨烯基复合材料的强度和刚度通常随着石墨烯含量的增加而增加，但是当石墨烯含量过高时，由于石墨烯的堆叠导致复合材料的脆性增加。
导电性是衡量材料传导电流的性能指标。
石墨烯是一种具有优异导电性的材料，其导电性能主要取决于石墨烯的层数和形态。
石墨烯基复合材料通常具有较好的导电性能，且导电性能能够随着石墨烯含量的增加而增加。
热学性能是衡量材料导热性能的指标。
石墨烯具有很高的导热性能，因此能够显著提高复合材料的导热性能。
石墨烯基复合材料的导热性能通常随着石墨烯含量的增加而增加，但是石墨烯的堆叠也会对导热性能产生一定的影响。
除了上述性能分析，石墨烯基复合材料还具有其他一些特殊的性能。
《石墨烯与改性石墨烯的制备及其在复合材料中应用研究》
《石墨烯与改性石墨烯的制备及其在复合材料中应用研究》一、引言石墨烯作为新一代纳米材料，自2004年发现以来就因其卓越的电、热、力学等特性在科学领域引起了广泛关注。
随着制备技术的不断进步，改性石墨烯也因其独特的性能在复合材料中得到了广泛应用。
本文将详细介绍石墨烯与改性石墨烯的制备方法，并探讨其在复合材料中的应用研究。
二、石墨烯与改性石墨烯的制备（一）石墨烯的制备目前，制备石墨烯的主要方法包括机械剥离法、氧化还原法、化学气相沉积法等。
其中，氧化还原法因其成本低、产量大、工艺简单等优点成为主流制备方法。
该方法主要通过化学氧化处理天然石墨，获得氧化石墨烯，再通过还原过程获得石墨烯。
（二）改性石墨烯的制备改性石墨烯是在石墨烯的基础上，通过引入其他元素或基团来改变其表面性质和结构。
常见的改性方法包括共价改性和非共价改性。
共价改性主要通过化学键合引入其他原子或基团，而非共价改性则主要通过物理吸附或相互作用来改变石墨烯的表面性质。
三、石墨烯与改性石墨烯在复合材料中的应用（一）在聚合物复合材料中的应用石墨烯和改性石墨烯因其优异的导电、导热和力学性能，在聚合物复合材料中具有广泛应用。
例如，通过添加石墨烯或改性石墨烯可以显著提高聚合物的导电性能、导热性能和力学性能。
此外，还可以通过调整石墨烯或改性石墨烯的尺寸、形状和分布来优化复合材料的性能。
（二）在金属基复合材料中的应用在金属基复合材料中，石墨烯和改性石墨烯可以作为增强相，提高金属基体的强度和韧性。
此外，它们还可以改善金属基体的导电性能和抗腐蚀性能。
通过调整石墨烯或改性石墨烯的含量和分布，可以实现对金属基复合材料性能的精确调控。
（三）在陶瓷基复合材料中的应用陶瓷基复合材料因其优异的耐高温性能和化学稳定性在航空航天等领域具有广泛应用。
通过添加石墨烯或改性石墨烯，可以显著提高陶瓷基复合材料的韧性、抗冲击性能和导热性能。
此外，它们还可以改善陶瓷基体的加工性能，降低生产成本。
石墨烯复合材料制备及其在储能领域中的应用
石墨烯复合材料制备及其在储能领域中的应用石墨烯是一种由碳原子构成的单层薄片材料，具有极高的导电性、热导率和机械强度。
由于其独特的物理化学性质，石墨烯已成为科学界和工业界的热点研究领域之一。
近年来，石墨烯复合材料的制备及其在储能领域中的应用取得了重要进展。
石墨烯复合材料的制备主要采用物理、化学方法或其组合。
其中，化学还原法是目前最常用的一种石墨烯制备方法。
它利用氧化石墨烯在化学还原剂还原时，发生还原反应从而得到石墨烯。
化学还原法制备的石墨烯质量较高，可以定向生长并获得大量单层石墨烯。
另外，还有点阵氧化石墨烯还原法、物理剥离法和化学气相沉积法等方法。
石墨烯复合材料的应用广泛，其中储能领域是一个重要的应用方向。
石墨烯可以与各种材料复合，形成新型复合材料，这些材料可以应用于可再生能源的产生、储存和使用中。
储能器件中石墨烯复合材料的应用主要包括锂离子电池、超级电容器和锂硫电池。
在锂离子电池中，石墨烯复合材料可以作为电极材料，以提高电池的容量和性能。
石墨烯复合材料的电极纳米结构可以提高离子运动速度和电极的导电率，从而提高电池的充电能力和使用寿命。
石墨烯复合材料的制备方法对锂离子电池性能也有重要的影响。
目前，研究人员通过改变石墨烯复合材料的组成、表面结构、电荷性质等因素，实现了提高电池能量密度和运行稳定性的目标。
超级电容器是一种高功率、低能耗的储能设备。
石墨烯复合材料可以作为超级电容器的电极材料，以提高电极的能量密度、功率密度和循环稳定性。
石墨烯复合材料的制备方法和电极结构对超级电容器的性能也有关键作用。
当前，研究人员主要关注如何制备高比表面积、好的电子传递和离子传输性能、优异的稳定循环性能的石墨烯复合材料。
锂硫电池是一种可重复利用的高能量密度储能设备，具有较高的理论能量密度和良好的安全性。
很多研究者在锂硫电池的电极中加入了石墨烯，以提高电池的电化学性能。
石墨烯复合材料的导电性可以提高电极的反应速率和循环稳定性，同时还可以增强电极对硫的稳定性，抑制硫电极的析出。
石墨烯及其复合材料的制备与应用
石墨烯及其复合材料的制备与应用第一章石墨烯的制备方法石墨烯，是一种由碳原子结构构成的碳材料，它被认为是材料领域中的一个热门话题。
石墨烯具有极为优秀的导电性、热导性、力学性能和化学稳定性等特征，具有广泛的应用前景。
目前，制备石墨烯的方法主要包括机械剥离法、化学气相沉积法、化学还原法等。
1.1 机械剥离法机械剥离法是最早被发现的一种石墨烯制备方法。
这种方法是通过机械剥离的方式，将多层石墨片中的单独层剥离出来，形成石墨烯。
机械剥离法可以简单地由实验室实现，但是它的局限是其产量非常低，得到的材料质量也较差。
1.2 化学气相沉积法化学气相沉积法是一种应用较为广泛的制备石墨烯的方法。
这种方法通常需要使用铜等物质作为基板，在升高温度下，将碳源分子和氢气混合物输送到基板表面。
碳源与氢气一起在基板上表面催化生长，形成石墨烯。
1.3 化学还原法化学还原法是一种常见的制备石墨烯的方法。
这种方法需要使用氧化石墨在还原剂的作用下，将石墨氧化物还原成石墨烯。
化学还原法的优点是制备过程相对简单，且在生产过程中使用的仪器和设备也较为常见。
第二章石墨烯的应用石墨烯的应用潜力极大，主要应用于电子学、化学、材料学、生物学等多个领域。
以下主要介绍石墨烯在电子领域、能源领域、生物领域和热管理领域中的应用。
2.1 电子领域石墨烯具有非常出色的电子性能，具有很大的应用前景。
石墨烯可以用于制作高速电子器件、柔性电子器件和纳米电子器件等。
同时，石墨烯也可以用于制作生物电子学和储存设备等。
2.2 能源领域石墨烯在能源领域有着广泛的应用，可以用于制作超级电容器、锂离子电池和超导体等。
石墨烯还可以被用作太阳能电池材料的附加层，提高了太阳能电池的转换效率。
2.3 生物领域石墨烯在生物领域应用也非常广泛。
它可以被用作药物传递系统，用于治疗癌症和其他疾病。
同时，石墨烯也可以用于生物传感器，用于检测生物分子和细胞等。
2.4 热管理领域石墨烯具有良好的热导性能，可以在热管理领域应用。
石墨烯及其复合材料的制备和应用
石墨烯及其复合材料的制备和应用石墨烯是一种由碳原子构成的单层蜂窝状结构的二维材料，它在近年来获得了广泛的关注和研究。
作为一种材料，石墨烯的力学性能、电学性能、热学性能以及光学性能等都十分优异。
因此，石墨烯的制备和应用成为了当前材料科学领域的研究热点之一。
石墨烯的制备方法主要有化学气相沉积和机械剥离两种方式。
化学气相沉积是一种通过高温化学反应在金属基板上合成石墨烯的方法。
在高温下，石墨烯的前体气体会在金属表面上沉积，最终形成石墨烯薄膜。
机械剥离是一种在石墨烯母体上通过机械手段剥离出石墨烯片的方法。
这种方法是最早被发现的石墨烯制备方法之一，并且也是目前制备石墨烯的主流方法之一。
尽管这两种方法都能够有效地制备出石墨烯，但是它们都存在着一定的缺陷。
化学气相沉积方法制备的石墨烯片表面质量较好，但是薄膜的制备过程比较昂贵，而机械剥离方法制备的石墨烯片可以获得较大尺寸的石墨烯，但是质量较差。
随着对石墨烯性能的深入研究，石墨烯复合材料逐渐成为了研究的重点之一。
石墨烯复合材料是将石墨烯与其他材料复合而成的材料。
这种材料由于石墨烯的优异性能加入到其他材料中，其性能将会得到有效提升。
例如，在高分子材料中加入小量的石墨烯，可以获得更好的机械性能和热导率，从而有助于其在电子器件和为汽车轻量化而设计的材料的应用中。
石墨烯与纳米颗粒复合材料也是另一个热门领域。
这种材料将石墨烯和纳米颗粒复合，可以获得更好的电催化性能和光电性能，从而有助于其在太阳能电池和电化学传感器等领域的应用。
除了在材料科学领域的应用外，石墨烯在生物医学和能源存储等领域也展现出了巨大的应用潜力。
在生物医学领域，石墨烯的生物相容性和生物活性可以帮助其在医学诊断和治疗领域的应用。
例如，将石墨烯与荧光探针复合，可以制备出可以用于癌症早期诊断和治疗的荧光探针。
在能源存储领域，石墨烯的大比表面积和优异的导电性能可以有效提升电化学性能，有助于其在高能量密度的电池和超级电容器等领域的应用。
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石墨烯和石墨烯基复合材料的制备及其应用摘要：石墨烯是一种新型二维平面结构的纳米碳材料，相比于其他碳质材料，其特殊的原子层结构使其表现出非常优异的电学、热学和力学等性能。
本文重点概述了石墨烯及其复合材料的制备方法和性能以及在光电、催化、储能和生物医药等领域的应用前景。
关键词：石墨烯制备方法复合材料应用前景石墨烯是由sp2杂化碳原子构成的正六边形单层二维碳质新材料，是构建其它维数碳材料的基本单元。
这种稳定的单原子层薄膜由geim课题组[1]2004年率先发现后就立刻震撼了科学界，随后在材料学和物理学领域掀起了研究热潮。
石墨烯是迄今为止发现的最薄的二维材料，其厚度仅0.335nm，相当于头发的20万分之一。
完美的石墨烯只包括六角元胞；如果有五角元胞和七角元胞存在，控制它们的数量就可以得到不同形状的碳材料，如零维富勒烯、一维纳米碳管（cnt）、三维石墨等。
由于石墨烯常温下具有优异的电学、热学和力学性能以及不规则量子霍尔效应、量子干涉效应等，有望在液晶材料、储能材料、机械谐振器、高性能纳电子器件等方面获得应用。
1、石墨烯的制备石墨烯的制备方法通常有微机械剥离法、氧化还原法、化学气相沉积、sic晶体外延生长法等。
微机械剥离法是获得石墨烯最普通的方法。
利用机械力，如透明胶带黏力，将石墨烯片从具有高度取向热解石墨晶体（hopg）表面剥离开来。
2004年，k.novoselov用机械剥离法首次制备出单层石墨烯[1]。
该法操作简单、质量较高，但存在产率低、成本高、尺寸不易控制等缺点，无法满足工业大规模生产的需求。
氧化还原法比较常见的是hummers法[2]，是利用强氧化剂（如浓硫酸、高锰酸钾、双氧水）作用于天然鳞状石墨制得氧化石墨烯；再利用还原剂或其它还原方法（如热还原、紫外还原等）制得石墨烯。
通常使用的还原剂有水合肼、对苯二酚和硼氢化钠等。
该法制得的石墨烯表面含有一亲水基团，为有机改性复合材料和金属氧化物包覆纳米材料提供了便利。
化学气相沉积（cvd）法[3]是将平面基底（如金属薄膜）置于高温可分解的前驱体（如甲烷、乙烯等）气氛中，通过高温退火使碳原子沉积在基底表面形成石墨烯，最后用化学腐蚀法除去金属基底后可得到独立的石墨烯片。
sic晶体外延生长法[4]主要是将6h-sic单晶表面氧化或 h2 刻蚀预处理，在超高真空下（约10-8pa）加热至1000℃去除表面氧化物，1250-1450℃恒温10-20min，所制得的石墨烯片层厚度主要由这一步骤的温度所决定。
此外，还有电化学方法和电弧法等。
2、石墨烯复合材料将石墨烯与其它材料复合可赋予复合材料优异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。
2.1 石墨烯/聚合物复合材料stankovich等[6]利用溶液共混法，将石墨烯与ps聚合物复合制得石墨烯/ps复合材料。
该材料具有较低的导电渗阈值，其值仅为0.1%；kim等[7]发现功能化石墨烯/聚（乙烯-2，6-萘二甲酸）复合物的导电渗流阈值为0.3%；brinson等[8]研究表明，聚甲基丙烯酸甲酯中加入石墨烯可大幅度提高其强度、模量、玻璃化转变温度和热分解温度，且作用效果远好于单壁碳纳米管和膨胀石墨。
2.2 石墨烯/纳米粒子复合材料金属纳米粒子（pt，au，pd，ag）、氧化物纳米粒子（nio，tio2，fe3o4）等均可与石墨烯形成纳米复合物，它们在催化、生物传感器、光谱学等领域具有独特性能。
例如，石墨烯-pt纳米复合物在甲醇燃料电池中具有较好的催化性能和抗中毒性[9]；tio2/石墨烯复合光催化材料的分解水产氢速率远大于同条件下商业p25的产氢速率[10]；表面羧基修饰的fe3o4纳米粒子与聚乙烯亚胺（pei）修饰的氧化石墨烯进行交联，得到的复合材料在磁靶向载药、生物分离、磁共振成像以及污水处理等领域获得广泛的应用[11]。
研究表明[12]，石墨烯作为良好的电子受体和传递介质，可明显加快cds 光生电子的迁移速率，增强复合材料的光电性能和光催化分解水产氢的活性。
3、石墨烯及其复合物的应用3.1 光电领域石墨烯拥有较高的比表面积和电导率，石墨烯基纳米材料有望成为超级电容的理想材料；具有大π电子体系的石墨烯可应用于制作性能优良的非线性光学材料，在图像处理、光开关、光学存储等诸多领域有广阔的应用前景。
石墨烯在太阳能电池应用方面也展现出独特的优势，将石墨烯氧化物旋涂到石英表面，进行热还原处理后，发现在400-1800nm范围内透光率可达80%。
可以预见，在未来的材料领域，石墨烯以及复合材料必将取代现有的硅导电材料，发挥巨大的优势。
3.2 催化和储能材料碳材料如石墨、活性碳、碳纳米管一直被广泛用作催化剂的载体。
大量研究结果表明碳载体的结构对担载催化剂的性能有很大影响。
石墨烯具有规整的二维表面结构，故其可作为理想的模板担载催化剂。
将pd 纳米颗粒固定到氧化石墨烯上[13]，所得复合物应用于suzuki-miyaura反应中，比传统的pd-c催化剂有更高的催化活性。
froudakis等[14]设计了一种新型的孔径尺寸可调的3d 碳材料，称为石墨烯柱。
当这种新型碳材料掺杂锂原子时，其储氢量可达到611wt%。
可以预期，石墨烯储氢材料将在能源储存领域获得更为广泛的应用。
3.3 生物医药领域石墨烯的比表面积大，且有着良好的生物相容性，是理想的药物载体。
例如，聚乙二醇功能化的石墨烯[15]具有很好的水溶性和分散性，利用π-π相互作用首次成功将抗肿瘤药物喜树碱衍生物负载到功能化的石墨烯上，开启了石墨烯在生物医药方面的应用研究。
以可溶性石墨烯作为药物载体，利用氢键作用实现了抗肿瘤药物阿霉素在石墨烯上的高效负载，其负载量远高于其它药物载体[16]；纳米石墨烯还具有优良的抗菌抗菌性能，氧化石墨烯对大肠杆菌抑制率超过90%，且由于其良好的生物相容性，对哺乳动物细胞的毒性很小。
3.4 其他领域石墨烯优异的热传输性能可应用于微型电子设备，如导热膏、热驱动、形状记忆聚合物等；石墨烯在聚合物基体中可限制聚合物链的流动性，在燃烧过程中，阻燃性的各向异性石墨烯形成碳层网络，阻碍降解产物的逸出，因此石墨烯/聚合物复合材料可用作阻燃剂；石墨烯具有优异的物理机械性能，比现有的炭质填料，石墨烯用于增强聚合物材料更具有优势。
4、结语自从石墨烯于2004年首次被发现，与之相关的研究工作已取得重要的进展。
石墨烯的特殊结构决定了它优异的电学性能、物理机械性能和热学性能等，且制备石墨烯的原料来源丰富，价格低廉，在光电领域、多相催化领域和生物医药领域等都得到了广泛的关注。
近些年来，石墨烯复合材料的研究十分活跃，但仍面临着许多问题和挑战，如研究范围较窄，与其它高聚物的相容性、分散性和复合物性能等。
在实现石墨烯的规模化制备和开发宽领域石墨烯复合材料等一列关键问题得到解决后，石墨烯的应用范围将变的更加广阔。
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