氧化石墨烯的制备及其应用研究进展
氧化石墨烯的制备及电性能研究
氧化石墨烯的制备及电性能研究1. 概述氧化石墨烯是一种有机功能材料，具有优良的电性能和化学稳定性，可用于超级电容器、锂离子电池等领域。
本文将介绍氧化石墨烯的制备方法和电性能研究进展。
2. 氧化石墨烯的制备氧化石墨烯的制备方法有化学氧化法、热氧化法等。
其中化学氧化法是最常用的方法。
化学氧化法的原理是通过强氧化剂来氧化石墨烯表面的碳原子，形成氧化石墨烯。
一般选用的氧化剂有硝酸、硫酸、过氧化氢等。
以硝酸为例，其反应式为：C + 6HNO3 → C(NO2)2 + 2CO2 + 4H2O + 2NO2C(NO2)2 + 3HNO3 → 2CO2 + 4NO2 + 3H2O制备过程中需要先将石墨烯与氧化剂混合，然后在温度和时间的控制下进行反应。
反应过程中还需加入还原剂如羟胺等，以消除氧化剂的副反应。
3. 氧化石墨烯的电性能研究氧化石墨烯的电性能主要包括电导率、电容等，其性质由制备方法和结构决定。
3.1 电导率氧化石墨烯的电导率较低，但可以通过还原反应得到还原石墨烯，使其电导率增强。
还原反应一般采用高温还原法、化学还原法等。
以化学还原法为例，需要引入还原剂如氢气、氢化钠等，反应式为：nCO + nH2 → CnH2n + nH2O还原后的石墨烯电导率可达到金属的水平，可作为导电性能优良的电极材料。
3.2 电容氧化石墨烯的电容主要包括电化学电容和双层电容。
电化学电容指的是在电解液中利用氧化石墨烯表面的官能团和电离液体之间的相互作用来存储电荷的现象，该电容的特点是容量大、充放电速度快、循环寿命长。
双层电容指的是在氧化石墨烯表面形成一个双层电位差，使其具有储能的能力，该电容的特点是充放电速率快、能量密度高。
4. 应用前景氧化石墨烯具有优良的电性能和化学稳定性，可用于多种领域。
在电池领域，氧化石墨烯的导电性能可提高锂离子电池的性能；在超级电容器领域，氧化石墨烯的电容可使超级电容器具有高能量密度；在传感器领域，氧化石墨烯能够通过改变电性能来感知环境变化；在生物医学领域，氧化石墨烯可用作药物载体或医用材料。
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。
氧化石墨烯的制备方法及其在光催化中的应用
结论与展望
• 氧化石墨烯正逐渐被应用于光催化分解水产氢方 面，但是到目前为止，已有体系的光催化产氢效 率较低。 • 选择合适的半导体或金属纳米材料与氧化石墨烯 结合设计出具有较好光催化活性的新型催化剂， 对于实现光催化分解水制氢具有很好的潜在实用 价值。 • 对氧化石墨烯进行功能化改性也可以提高其光催 化活性，充分考虑各因素对于其活性的影响，对 于考察氧化墨烯在光催化领域的应用有重要意 义。
氧化石墨烯的制备方法
• Brodie法、Staudenmaier法、Hummers法 • 制备原理：
石墨 强酸 强氧化剂 1阶石墨层间化合物 强氧化剂 深度液相氧化反应
水解
氧化石墨
超声或长时间搅拌
氧化石墨烯
优缺点
• Brodie法和Staudenmaier法 优点：氧化程度高 缺点：反应过程中会产生ClO2、NO2或者N2O4等有害气体 反应时间较长。 • Hummers法 反应时间短，无有毒气体ClO2产生，安全性较高，因而成 为制备氧化石墨烯普遍使用的方法。
氧化石墨烯在光催化中的应用
• 利用氧化石墨烯制备光催化剂进行光催化分解水 制氢
• 利用其优越的吸附性能与纳米TiO2等制备出性能 优异的复合材料从而应用于光催化降解各种污染 物
GO光催化的机理
GO hv GO(e h )
-
6H 6e 3H2
-
CH2OH 6OH 6H CO2 5H2O
氧化石墨烯制备及其在光催化 中的应用
氧化石墨烯的结构与性质
• 结构 氧化石墨烯是石墨 烯的派生物，与石 墨烯的结构大体相 同，只是在一层碳 原子构成的二维空 间无限延伸的基面 上连接有大量含氧 基团
氧化石墨烯的制备及应用研究进展
氧化石墨烯的制备及应用研究进展孟竹;黄安平;张文学;郭效军;张永霞;朱博超【摘要】The new carbon material graphene oxide has been widely concerned with its excellent structural prop-erties. The simple and safe preparation method is also suitable for mass production. Atpresent,graphene oxide has been applied in many fields and has good research results. This article,referring to the latest literature,mainly in-troduces the method of preparing oxidized graphite with widely used Hummers and the new preparation method using different oxidation systems. The development of the application fields ofmedical,polymer,electrochemical and dye treatment by using the excellent specific surface area of oxidized graphite and many hydrophilic groups were summa-rized,and the problems in the preparation and application of the oxidized graphene were summed up,and its poten-tial application in the future was prospected.%新型碳材料氧化石墨烯因其优良的结构性能得到广泛的关注,简单、安全的制备方法也适合大量生产,目前氧化石墨烯已被应用在诸多领域并有良好的研究成果.该文主要介绍了广泛使用的Hummers制备氧化石墨烯的方法以及使用不同氧化体系的新型制备方法,综述了利用氧化石墨烯优异的比表面积和诸多的亲水基团等特性在医学、聚合物、电化学、染料处理等应用领域的发展现状,总结了氧化石墨烯在制备及应用中易出现的问题,并对其未来潜在的应用前景做出展望.【期刊名称】《合成材料老化与应用》【年(卷),期】2017(046)006【总页数】6页(P95-99,111)【关键词】氧化石墨烯;制备;应用【作者】孟竹;黄安平;张文学;郭效军;张永霞;朱博超【作者单位】西北师范大学化学化工学院,甘肃兰州730070;中国石油兰州化工研究中心,甘肃兰州730060;中国石油兰州化工研究中心,甘肃兰州730060;中国石油兰州化工研究中心,甘肃兰州730060;西北师范大学化学化工学院,甘肃兰州730070;西北师范大学化学化工学院,甘肃兰州730070;中国石油兰州化工研究中心,甘肃兰州730060【正文语种】中文【中图分类】O613.712004年英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·杰姆和克斯特亚·诺沃消洛夫发现了石墨烯，由于其特殊的蜂窝状二维结构，在力学强度上拥有突出的表现：杨氏模量(～1000GPa)，断裂强度(～130GPa)，弹性模量(～0.25TPa)，而且具有良好的导电性(106S/cm)，优异的比表面积(2630m2/g)[1]。
氧化石墨烯的制备及其电性能研究
氧化石墨烯的制备及其电性能研究一、石墨烯的概述石墨烯是一种由碳原子组成的单层、具有蜂窝状晶格的二维材料。
其高度的化学稳定性、热稳定性、电子迁移率、导电性和透明性使其成为广泛应用的前沿材料之一。
同时，对于其制备、表征、应用研究等方面的研究也成为了当前的热点。
二、氧化石墨烯的制备氧化石墨烯是一种在石墨烯表面氧化得到的材料。
其制备方法主要包括化学还原法、阳极氧化法、热氧化法等。
1. 化学还原法化学还原法是一种将氧化石墨烯还原为石墨烯的方法。
通常在此方法中会使用强还原剂，如氢气、氢气溶液、乙醇、硫化氢等，来还原石墨烯中的氧元素。
2. 阳极氧化法阳极氧化法是一种通过电化学方法将石墨烯进行氧化的方法。
主要步骤为将石墨烯作为阳极进行氧化反应，并通过多次的阳极氧化和清洗得到氧化石墨烯。
3. 热氧化法热氧化法是一种将石墨烯在高温下与氧气反应得到氧化石墨烯的方法。
其具体步骤为将石墨烯置于高温炉中，并固定好样品的位置，然后通过对氧气通入和排出进行控制，从而得到氧化石墨烯。
三、氧化石墨烯的电性能研究氧化石墨烯在电性能方面的研究也得到了广泛关注。
主要涉及到其导电性、电子迁移率、界面形貌等方面的研究。
1. 导电性氧化石墨烯具有较好的导电性能，其电导率在氧化程度较低时与石墨烯相似，而随着氧化度的增加，其导电性能逐渐降低。
此外，对于氧化石墨烯的导电性能也可以通过控制还原程度等因素进行调控。
2. 电子迁移率氧化石墨烯的电子迁移率与其氧化程度密切相关。
随着氧化度的增加，石墨烯的电子迁移率逐渐降低，从而对其电性能产生影响。
此外，还可以通过控制氧化条件等因素进行调控。
3. 界面形貌氧化石墨烯的界面形貌也是其电性能的重要研究方向之一。
通常通过原子力显微镜等技术来对其表面形貌进行表征，并进一步探究其对电性能的影响。
四、结论氧化石墨烯作为一种重要的石墨烯衍生物，在其制备、表征、应用等方面的研究不断得到了深入的探究。
这对于其电性能研究也提供了重要的基础。
《2024年石墨烯的制备及在超级电容器中的应用》范文
《石墨烯的制备及在超级电容器中的应用》篇一一、引言随着科技的进步，纳米材料的应用已经引起了科学界的广泛关注。
在众多纳米材料中，石墨烯因其独特的物理、化学性质，特别是其超高的电导率和极大的比表面积，已成为近年来材料科学领域的研究热点。
本篇论文旨在深入探讨石墨烯的制备方法以及其在超级电容器中的应用。
二、石墨烯的制备石墨烯的制备方法多种多样，常见的包括机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法等。
1. 机械剥离法：此方法主要是通过机械力将石墨薄片剥离成单层或多层石墨烯。
此法虽然可以制备出高质量的石墨烯，但生产效率较低，不适合大规模生产。
2. 化学气相沉积法：此法通过在高温条件下使气体中的碳原子在基底上沉积形成石墨烯。
此法可以制备大面积的石墨烯，但制备过程需要高温和特定的气体环境。
3. 氧化还原法：此法首先通过强酸等化学试剂将天然石墨氧化，形成氧化石墨（GO），然后通过还原GO得到石墨烯。
此法生产效率高，成本低，适合大规模生产。
三、石墨烯在超级电容器中的应用超级电容器是一种具有高能量密度和高功率密度的储能器件，而石墨烯因其独特的物理性质，使其成为超级电容器的理想材料。
1. 石墨烯的电化学性质：石墨烯具有超高的比表面积和良好的导电性，这使其在电化学反应中能够提供更多的活性位点，从而提高电容器的电容量。
2. 石墨烯在超级电容器中的应用：由于石墨烯的优异性能，其被广泛应用于超级电容器的电极材料。
在电极中，石墨烯不仅可以提供大量的电荷传输通道，还可以通过其大比表面积提供更多的电荷存储空间。
此外，石墨烯的优异导电性可以降低电极的内阻，从而提高电容器的充放电速率。
四、结论随着科技的发展，石墨烯的制备技术已经越来越成熟，其在超级电容器中的应用也越来越广泛。
未来，随着对石墨烯性能的深入研究以及制备技术的进一步优化，石墨烯在超级电容器以及其他领域的应用将更加广泛。
同时，我们也需要关注到石墨烯在实际应用中可能面临的问题和挑战，如成本、环境影响等，以期在未来的研究中找到更好的解决方案。
氧化石墨烯的制备
氧化石墨烯的制备
氧化石墨烯的制备主要包括以下几个步骤：
1.准备石墨：首先需要准备一些石墨，可以从石墨矿石中提取。
2.氧化：在氧化石墨的制备过程中，将石墨与氧化剂（如硝酸、硫酸）混合，石墨的层状结构会被破坏，形成氧化石墨。
3.剥离：氧化石墨的片层相互之间会通过范德华力结合在一起，形成一些片层堆叠的结构。
此时可以使用超声波、球磨等方式，使片层分离，形成单片的氧化石墨。
4.还原：最后，可以将氧化石墨还原，形成氧化石墨烯。
常用的还原方法包括热还原、化学还原、电化学还原等。
在制备过程中，需要注意安全事项，如穿戴防护服和手套，避免接触强酸等有害物质。
同时，也需要对制备出的氧化石墨烯进行质量检测，确保其满足后续应用的要求。
氧化石墨烯制备石墨烯的研究进展_庄亚芳
分散液。
在碱性环境中才能有效进行的局限。利 含氧基团脱去的速率很快，产生的压力
Li 等 [12] 在以往实验的基础上利用 聚乙二醇功能化 GO 的方法首次成功制
用该方法得到的石墨烯的 C/O 极高， 可达 12 以上，不仅能够做到不破坏石
能破坏石墨烯片层间的范德华力，从而 实 现 GO 的 剥 离。Tjong 等 [26] 发 现 当
2.3.2 固相微波法
固相微波法的使用也较为普遍，由
于微波加热过程中 GO 表面的含氧官能
团被分解成气体，产生的压强克服了片
层间的范德华力，所以 GO 得以成功剥
离。Hu 等 [36] 发 现 石 墨 烯 本 身 是 一 种
图 4 低温负压法制备的小批量 （a）以及宏量 （b）的石墨烯粉体材料 [29]
Thesis 论文选粹
氧
化
石
墨
石
烯
家 庄 庄铁
亚道
制 备
芳大
李 从 振
学 材 料 科
韩学
石 墨
刘与
春工
赵 永 克
程 学 院
︵
烯
河 北 石
的
家 庄
研
︶
究
进
展
【摘要】近年来，石墨烯已成为世界各国学者研究的热点。由石墨粉 先制备氧化石墨烯进而制备石墨烯成为了石墨烯最重要的制备方法。本文 综述了氧化石墨烯制备石墨烯的主要方法：化学法、热法、微波法、电化 学法、水热法、碱法等，并对各方法的优缺点进行了阐述，最后对石墨烯 的未来进行了展望。
在含有 H2 的 Ar 保护气中进行微波加 热，利用 H2 的还原作用促进了 GO 中 含 氧 官 能 团 的 还 原， 从 而 得 到 还 原 程
氧化石墨烯的制备及其催化性能研究
氧化石墨烯的制备及其催化性能研究氧化石墨烯是一种重要的二维材料，其拥有极高的比表面积和优异的化学稳定性，在催化、能源存储等领域具有巨大的应用潜力。
本文将介绍氧化石墨烯的制备方法及其在催化性能方面的研究进展。
一、氧化石墨烯的制备方法氧化石墨烯的制备方法主要包括化学氧化法、热氧化法、电化学氧化法等。
其中，化学氧化法是目前应用最为广泛的制备方法。
1.化学氧化法化学氧化法是利用氧化剂将石墨烯氧化为氧化石墨烯。
常用的氧化剂包括硝酸、过氧化氢和氯酸。
其中，硝酸氧化法是最常用的一种。
硝酸氧化法的制备过程如下：首先将石墨加入硝酸溶液中，然后加热反应，使石墨充分与硝酸反应生成氧化石墨烯。
反应结束后，用水将溶液洗涤干净，并用乙醇将氧化石墨烯分散。
最后，将分散液经过旋转蒸发等方法制备成氧化石墨烯纳米片。
2.热氧化法热氧化法是将石墨烯放入高温氧化气氛中，使其被氧化为氧化石墨烯。
该方法制备的氧化石墨烯较少用于催化等应用领域。
3.电化学氧化法电化学氧化法是利用电化学方法将石墨烯氧化为氧化石墨烯。
该方法具有制备方便、无需使用高温和毒性氧化剂等优点，但其制备过程相对较慢，且产物质量不稳定。
二、氧化石墨烯的催化性能研究氧化石墨烯拥有优秀的催化性能，在能源转换与存储、环境治理、生物医学等领域都有广泛的应用。
1.氧化石墨烯在还原剂方面的应用氧化石墨烯通过还原制备的还原氧化石墨烯具有优异的电催化还原性能。
研究发现，在氧化石墨烯中加入少量的碳纳米管能够显著提高还原氧化石墨烯的催化活性。
此外，氧化石墨烯还可用于还原有机氧化物等物质。
2.氧化石墨烯在催化氧化反应中的应用氧化石墨烯可以作为一种优良的催化剂，用于催化二氧化碳和氢气的加氢反应、有机化学反应等。
研究表明，在氧化石墨烯表面修饰一定的活性基团后，可显著提高其催化性能。
3.氧化石墨烯在环境污染治理中的应用氧化石墨烯可用于处理各种环境污染物，如有机物、重金属离子和氨气等。
研究发现，利用氧化石墨烯制备的复合材料具有良好的吸附性能和高效的催化降解作用。
氧化石墨烯复合气凝胶的制备及其性能研究
氧化石墨烯复合气凝胶的制备及其性能研究氧化石墨烯复合气凝胶的制备及其性能研究引言氧化石墨烯（Graphene Oxide，简称GO）是一种具有单原子厚度的二维碳材料，具有优异的导电性、热导性和力学性能。
气凝胶是一种由固体颗粒和气体相之间以全联接形式构成的多孔固体材料。
氧化石墨烯复合气凝胶是将GO与其他材料复合形成的一种具有高比表面积和优异性能的材料，具有广泛的应用前景。
本文将介绍氧化石墨烯复合气凝胶的制备方法以及其在各个领域中的性能研究。
制备方法目前，常见的制备氧化石墨烯复合气凝胶的方法有溶胶-凝胶法、冻干法和水热法等。
其中，溶胶-凝胶法是最常用的方法之一。
首先，将氧化石墨烯与其他需要复合的材料混合，通过搅拌或超声处理使二者充分分散混合。
然后，在适当的条件下（如适宜的pH值、温度等），加入适量的交联剂进行交联反应。
交联剂的选择和反应条件的控制可以改变气凝胶的孔径分布、比表面积和孔隙度等性能。
性能研究氧化石墨烯复合气凝胶的性能研究主要包括物理性能和化学性能两个方面。
物理性能：1. 孔径和孔隙度：氧化石墨烯复合气凝胶具有高孔隙度和多级孔径结构，能够提供大量的比表面积和可调控的孔径分布。
这使得气凝胶在吸附、分离和催化等方面具有优异性能。
2. 导电性：由于氧化石墨烯的导电性，氧化石墨烯复合气凝胶也具有较好的导电性能。
这使得气凝胶在电化学储能器件、柔性电子和传感器等领域具有广泛的应用潜力。
3. 机械性能：氧化石墨烯的高强度和高韧性赋予了氧化石墨烯复合气凝胶较好的力学性能。
它可以应用于高强度结构材料、吸能材料等领域。
化学性能：1. 容易功能化：氧化石墨烯的表面含有丰富的羟基、羧基和酮基等官能团，可以方便地进行化学修饰和功能化。
这使得氧化石墨烯复合气凝胶在催化、吸附和传感等领域中有着广泛的应用。
2. 对环境的响应性：某些氧化石墨烯复合气凝胶对环境中的特定物质具有选择性吸附或催化作用。
这使得气凝胶在环境治理和污染物处理方面具有潜在的应用前景。
Hummers法制备氧化石墨烯
Hummers法制备氧化石墨烯氧化石墨烯是一种重要的石墨烯衍生物，具有丰富的官能团和良好的水溶性，在材料科学、生物医学、能源等领域具有广泛的应用前景。
制备高质量的氧化石墨烯是进一步研究和应用的基础。
Hummers法是一种常用的制备氧化石墨烯的方法，本文将探讨Hummers法制备氧化石墨烯的关键点，以期为相关研究提供参考。
Hummers法，氧化石墨烯，浓硫酸，还原性气体，过滤，干燥将天然石墨与浓硫酸混合，并在冰浴中搅拌均匀。
在30℃下保持1小时，然后升高温度至50℃并保持1小时。
在30℃下搅拌30分钟，然后过滤得到氧化石墨烯。
干燥采用真空干燥箱，温度为60℃，时间为2小时。
Hummers法制备氧化石墨烯具有制备过程简单、产率高、产品质量好等优点。
通过控制实验条件，可以调控制备的氧化石墨烯的氧化程度，从而获得具有优良性能的氧化石墨烯。
然而，该方法也存在一些不足之处，如使用浓硫酸和高温条件可能导致设备腐蚀和安全隐患。
实验过程中产生的大量废液也增加了环保压力。
为了解决这些问题，可以尝试优化实验条件，减少废弃物的产生，实现绿色合成。
通过对比实验发现，优化后的Hummers法制备氧化石墨烯的实验条件如下：石墨与浓硫酸的重量比为1：10，高锰酸钾的加入量为石墨质量的3％，反应温度控制在30℃以下，双氧水的加入量为石墨质量的5％，搅拌速度为400转/分钟，过滤使用纤维素滤纸，洗涤使用乙醇和去离子水的混合液（体积比为1：1），干燥采用真空干燥箱，温度为40℃，时间为1小时。
在优化后的实验条件下，不仅提高了氧化石墨烯的产率，还降低了设备腐蚀和安全隐患的风险，同时减少了废液的产生，有利于环保。
通过使用乙醇和去离子水的混合液进行洗涤，可以进一步脱除氧化石墨烯中的杂质，提高产品的纯度和质量。
本文探讨了Hummers法制备氧化石墨烯的关键点，并对其进行了优化。
通过控制实验条件，可以制备出高质量的氧化石墨烯，具有较高的产率和优良的性能。
石墨烯及氧化石墨烯分散方法研究进展
石墨烯及氧化石墨烯分散方法研究进展石墨烯是一种具有独特结构和优良性能的二维碳原子晶体，它均匀稳定的颗粒物质分散对于复合物合成工业来说至关重要，尤其是在制备纳米级别材料时，这种要求更为突出。
石墨烯的结构稳定性和优异的性能使其成为当今研究和应用的热点[1]。
由于石墨烯具有局域化的特性，其中sp2碳碳原子之间及π电子组成的局域化使其具有化学惰性，而且π-π堆积互相作用容易形成团聚体，这些因素都阻碍了石墨烯的发展和应用。
氧化石墨烯（GO）在其表面具有大量的含氧官能团（如羟基-OH、羧基-COOH及醚键-C-O-C 等），可以通过歧化反应而还原为还原氧化石墨烯（rGO），由于在环氧官能团的影响下，GO在水或者其他溶剂中具有较好的分散稳定性。
在GO边缘存在大量的含氧官能团而极其亲水，在平面则相对疏水，使其具有两亲性。
但是，在类似二甲苯的非极性溶液当中，氧化石墨烯由于片层之间强烈的π-π相互作用和较强范德华力的存在，使其分散性变得极差。
这些片层间的严重团聚，极大的干扰了石墨烯作为材料的良好表现，因此想要改变这些现象，针对氧化石墨烯的表面修复工作就显得十分必要。
而目前，人们在实验室中已经采用了多种方式来处理这些现象，包括通过化学和物理的方式破坏片层间的相互作用，以及通过氧化石墨烯在其表面形成的特殊功能小组来键接各种引发物、单体和其他反应基团等，并在此基础上通过不同的方式对于氧化石墨烯的边缘和表面接枝聚合物。
通过共价法或者非共价法来使得提高GO分散液的稳定性和分散效率越来越受到研究人员的重视，同时也表现出广泛的应用前景。
本文从石墨烯分散的研究现状出发，对石墨烯化学改性的研究方法进行综述，并重点分析了石墨烯共价改性和非共价改性的反应机理。
1.石墨烯分散液的物理方法在分散液的制备方法中，物理方法是相对来说成本较低，见效最快的手段。
而通过水浴超声处理，高剪切混合法，射流空化或者利用微流化等通过物理手段将石墨烯片层剥离为单层或寡层石墨烯来达到分散的目的。
氧化石墨烯在阻燃材料中的研究进展
氧化石墨烯在阻燃材料中的研究进展胡程月贾雪茹代海波（四川大学建筑与环境学院，四川成都，610065）摘要氧化烯及其衍生类的材料，在燃烧过程中，石墨烯可以改合物的热、黏性性，换句，石墨烯可以提高热性，延迟聚合物点燃的时间，还能抑制火焰的蔓延,降低热率。
本文介绍了氧化烯及其后修饰衍生方面的应用、目前国内的研究进展。
氧化烯后修饰功能材料作为目前的研究重点,使其进提高其效果，具应用前景。
关键词：氧化石墨烯阻燃后修饰1氧化石墨烯概况如今，天然与合成聚合物材料被用于各个领域$然而，这些高分子材料的火灾隐患将可能造•重的生命和财产的损失。
阻燃剂的使用可降低聚合物的可燃性,雾毒气体的产生，因此材料的阻燃性成为开发和应用新材料的关键部分。
欧盟委建议限制漠化二苯基氧化剂的使用，因为漠化咲喃和二恶英烧过程中可能剧毒%1。
为了满足不化的新法规、测试方法的要求，共同的挑战在于为聚合物材料开发有效和环保的阻燃体系$氧化石墨烯（其化学结构如图1所示）是石墨通过氧化、超声剥离等手段得到的色粉状衍生物，其结构状晶体，由碳原子排列六元环网状结构，有较大的比表面积和大兀共辄结构，面都可通过非共价作用与金属、非金属、高分子聚合物等结合，拥负荷量？$烯层之间由于大+键共E作用下范德华力较弱，这使得石墨可以重新形成。
因此，必须对石墨烯进行改性或功能化，以提高其稳定性和分散性，防止其不可$氧化烯摆之间范德华力的束缚，单层碳原子层上还多含氧官能团,的边缘连有大量K基和L基，这使氧化石墨烯易溶于水，且能形成较为稳定的溶液$由于氧化石墨烯的二维结构，可以作为阻燃剂使用，延合物的燃烧。
除此之外氧化烯独特的机械强度、催化活性、传热性以及理化性能3,也氧化烯为的合材料的基材料,近年来广泛应用于生物医药4、催化、传感设备等$图1氧化石墨烯（GO）化学结构2氧化石墨烯制备方法目前来看，石墨的氧化方法主要有有三种，即Brodie法，Staudenmaier法和Hummers法，它们都是以H?SO。
以碳纳米管为载体的氧化石墨烯制备及性能研究
以碳纳米管为载体的氧化石墨烯制备及性能研究碳纳米管（Carbon Nanotubes）因其出色的力学性能和电学性能而被广泛应用于材料科学、电子学、纳米技术等领域。
氧化石墨烯（Graphene Oxide）是一种石墨烯氧化产物，具有优异的化学稳定性和可适应性。
将碳纳米管作为氧化石墨烯的载体，可以有效提高氧化石墨烯的制备效率和性能。
本文主要介绍以碳纳米管为载体的氧化石墨烯制备方法、表征技术及其在材料科学、电子学等领域中的应用。
一、碳纳米管作为氧化石墨烯载体的制备方法（一）氧化石墨烯的制备方法氧化石墨烯的制备方法有多种，包括Hummers法、Brodie法、化学气相沉积法等。
其中Hummers法是最常用且较为简便的方法。
需要的药品有石墨、浓硫酸、氧化剂和硝酸。
制备流程如下：1、在烧杯中加入石墨和浓硫酸2、加入硝酸和氧化剂，在恒温下反应3、反应后加水冲洗并离心，得到镶嵌有氧官能团的氧化石墨烯（二）以碳纳米管为载体的氧化石墨烯制备方法以碳纳米管为载体的氧化石墨烯制备方法主要有两种，一种是物理吸附法，一种是化学还原法。
物理吸附法即将氧化石墨烯和碳纳米管混合，并以超声波、磁搅拌等方式使其充分混合。
混合后的溶液经过旋转蒸发或喷雾干燥等方式制备成固体制样。
这种方法简单易行，但氧化石墨烯与碳纳米管之间的相互作用较弱，制备出的复合材料容易分散不均。
化学还原法是在碳纳米管表面覆盖一层还原剂，如去离子水和一氧化碳等，然后将氧化石墨烯与覆盖了还原剂的碳纳米管混合，经过还原反应合成氧化石墨烯/碳纳米管复合材料。
这种方法制备的氧化石墨烯/碳纳米管复合材料分散性好，氧化石墨烯与碳纳米管之间的相互作用也较强，具有优异的力学性能和电学性能。
二、碳纳米管作为氧化石墨烯载体的性能表征技术碳纳米管作为氧化石墨烯的载体，对氧化石墨烯复合材料的性能有重要影响。
因此，对氧化石墨烯/碳纳米管复合材料进行深入的性能表征可以更好地了解其结构特征和性能表现。
氧化石墨烯的制备及其负载抗感染药物的研究
摘 要 ： 墨 烯是 由碳 原子 Ｃ 石 Ａｐ杂化 排 列形 成的 ，具 有单 原 子层 结构 的 新型 二 维原 子 晶体 。迄今 ｓ
为止 ，石墨烯的量子物理特性及其在纳米 电子元件、透 明导体 、纳米复合材料等方面的潜在应
用 已被人们研 究，但其在生物 医药领域 的应用却很 少有报道。文章制备 出功能化的氧化石墨烯
具有 良好 的水 溶性 和 稳 定性 ，通过 研 究 氧化 石 墨烯 与抗 感 染 药物 一 拉 西林钠 他 唑 巴坦钠 的作 哌
用机 制 ，探 索其在 生物 医药领域 的应 用 。
关 键 词：石墨烯 ；氧化 石 墨 ；哌 拉 西林钠 他 唑 巴坦钠 ，
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｎ Ｆａ ｒｃ ｔｏ ａ ｄ ｐｌｃ ｔｏ ｆＧ ｒ ｐ ｎｅ Ｏ ｘｄｅ ｓ ａ ｃ ｏ ｂ ｉａ ｉ ｎ ｎ Ａｐ ｉａ ｉ ｎ ｏ ａ ｈｅ ｉ
中图分 类 号 ：Ｔ ３ Ｂ３ ２
文 献标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：１ １ — ９ ８ （０ ２－０ ９－４ ８ ２ １ １ ２ １）０ － ０ － １ ０ ０
０ 引 言
石 墨 烯 是 由碳 原 子 以ｓ 化 连 接 的 单 原 子 ｐ杂 层 构成 的新 型二 维原 子 晶体 ，碳 原 子排 列 与石 墨
ｆ ｒ Ｄｅｉ ｅ ｙ ｏ ｔ ｉ ｆ ｃｉ ｅＤｒ ｓ ｏ ｌ ｒ ｆＡｎ ｉ ｎ ｅ ｔ ｕｇ ｖ － ｖ
Ｇ ｉｇ Ｕ Ｌ ｎ ，Ｚ ＨＡ０ Ｊａ － ｕ ，Ｓ ｈ ｎ ｇ ｏ Ｌ ｉｎ ， Ｇ ｉｎ ｇ ｏ ＵＮ Ｚ ａ － ｕ ， Ｉ ａ ｇ Ｊ Ｕ０ Ｙｏ ｇ ｎ （ ｓｔｔ ｏ ａｂ ｎＭａ ｒ ｌ Ｓ ｉ ｃ ，Ｓ ａ ｘ Ｄ ｔｎ ｎｖｒｉ Ｉ ｔｕｅ ｆ ｒｏ ｔ ｉ ｓ ｃｅ ｅ ｈ ｎ ｉ ａ ｇ ｉｅｓ ，Ｄ ｔ ｇ ０ ７ ０ ，Ｃ ｉａ ｎｉ Ｃ ｅａ ｎ ｏ Ｕ ｔ ａ ｎ ３ ０ ９ ｈｎ） ｏ
过氧化氢 氢氧化钠 氧化石墨烯
过氧化氢氢氧化钠氧化石墨烯摘要：一、氧化石墨烯的概述二、过氧化氢与氧化石墨烯的相互作用三、氢氧化钠在氧化石墨烯制备中的应用四、氧化石墨烯的潜在应用领域五、我国在氧化石墨烯研究的发展现状与展望正文：氧化石墨烯（Graphene Oxide，GO）是一种单层碳原子构成的二维材料，具有独特的物理和化学性质。
在过去的十几年里，氧化石墨烯在材料科学、纳米技术、生物医学等领域引起了广泛关注。
本文将探讨氧化石墨烯的性质、制备方法以及在各个领域的应用，并展望我国在氧化石墨烯研究的发展前景。
氧化石墨烯的制备方法有很多，其中一种常见的方法是通过氢氧化钠（NaOH）的作用，将石墨氧化生成氧化石墨烯。
这一过程的基本原理是，氢氧化钠与石墨发生反应，使石墨层间的相互作用减弱，从而剥离成单层的氧化石墨烯。
这一方法具有操作简便、成本较低的优点，为氧化石墨烯的制备提供了便捷途径。
氧化石墨烯与其他材料的相互作用也是研究的热点。
例如，过氧化氢（H2O2）可以与氧化石墨烯发生反应，生成过氧化石墨烯。
这种材料具有较高的比表面积和优异的力学性能，可用于催化、传感、能源存储等领域。
此外，过氧化氢还可以用于氧化石墨烯的表面改性，提高其在复合材料中的应用性能。
在我国，氧化石墨烯研究取得了世界领先的成果。
不仅在基础研究方面取得了突破，如氧化石墨烯的制备方法、结构表征、物理性能等，还在应用研究方面取得了显著进展。
例如，氧化石墨烯已被成功应用于锂电池、超级电容器、防腐涂料、药物输送等领域。
此外，我国政府对氧化石墨烯研究给予了高度重视，相关政策和资金支持力度不断加大，为氧化石墨烯产业的发展提供了有力保障。
总之，氧化石墨烯作为一种具有广泛应用前景的纳米材料，吸引了全球研究者的关注。
在我国，氧化石墨烯研究取得了世界领先的成果，不仅为基础研究提供了有力支撑，也为实际应用奠定了良好基础。
《磁性氧化石墨烯复合材料的制备及其吸附性能的研究》
《磁性氧化石墨烯复合材料的制备及其吸附性能的研究》篇一一、引言随着环境问题的日益严重，水体污染问题已经成为全球关注的焦点。
其中，重金属离子污染是水体污染的重要来源之一。
因此，研究和开发高效、环保的重金属离子吸附材料具有重要的现实意义。
磁性氧化石墨烯复合材料因其独特的物理化学性质，如高比表面积、良好的吸附性能和易于回收等优点，成为近年来研究的热点。
本文旨在研究磁性氧化石墨烯复合材料的制备方法及其对重金属离子的吸附性能。
二、磁性氧化石墨烯复合材料的制备磁性氧化石墨烯复合材料的制备主要包括氧化石墨烯的制备、磁性粒子的制备以及二者的复合过程。
1. 氧化石墨烯的制备氧化石墨烯的制备通常采用化学氧化还原法。
首先，通过化学方法对天然石墨进行氧化处理，使其表面富含含氧官能团，如羧基、羟基等。
然后，通过剥离和分散得到氧化石墨烯。
2. 磁性粒子的制备磁性粒子的制备通常采用化学共沉淀法。
在适当的条件下，将铁盐和亚铁盐溶液混合，加入沉淀剂，经过一系列的化学反应，得到磁性粒子。
3. 磁性氧化石墨烯复合材料的制备将制备好的磁性粒子和氧化石墨烯进行复合。
首先，将磁性粒子分散在氧化石墨烯溶液中，通过一定的手段使二者均匀混合。
然后，进行干燥、热处理等后续处理，得到磁性氧化石墨烯复合材料。
三、磁性氧化石墨烯复合材料的吸附性能研究1. 吸附实验以重金属离子（如Cu2+、Pb2+、Zn2+等）为吸附对象，进行吸附实验。
首先，配制不同浓度的重金属离子溶液。
然后，将磁性氧化石墨烯复合材料加入到重金属离子溶液中，进行吸附实验。
实验过程中，考察不同因素（如吸附时间、pH值、温度等）对吸附性能的影响。
2. 吸附性能分析通过实验数据，分析磁性氧化石墨烯复合材料对重金属离子的吸附性能。
主要包括吸附容量、吸附速率等方面的分析。
同时，通过对比其他吸附材料，评价磁性氧化石墨烯复合材料的吸附性能。
四、结果与讨论1. 制备结果通过上述制备方法，成功制备出磁性氧化石墨烯复合材料。
改性氧化石墨烯的制备及其性能研究
改性氧化石墨烯的制备及其性能研究王雅珍;王旭;祖立武【摘要】利用改进Hummers法制备氧化石墨（ GO），并在水中超声分散制得氧化石墨烯。
用3－氨丙基甲基二甲基硅烷（Si－903）和γ－（2，3－环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷（KH－560）两种硅烷偶联剂对其进行改性。
对产物用FT－IR、XRD、 TGA和DSC进行表征。
结果表明KH－560和Si－903改性后在氧化石墨片层之间引入了新的官能团。
通过分散性测试表明， KH－560改性后的氧化石墨烯在二甲基亚砜中的分散性最好，对以后溶剂的选择有参考意义。
%Graphite oxide were prepared by a modified Hummers method.Then it was modified by 3 -(Dimethoxymethylsilyl) propylamine (Si-903), γ-(2,3-epoxypropoxy) propytrimethoxysilane (KH-560). The products were characterized by FT-IR, XRD, TGA and DSC.The results showed that the sheets of GO modified by KH-560 and Si-903 had new functional groups.Dispersibility tests showed that GO modified by KH-560 had the best dispersibility in the dimethylsulfoxide.It had reference significance for the followed selection of a solvent.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2015(000)023【总页数】3页(P95-97)【关键词】氧化石墨;硅烷偶联剂;改性;分散性【作者】王雅珍;王旭;祖立武【作者单位】齐齐哈尔大学材料学院黑龙江齐齐哈尔 161006;齐齐哈尔大学化学与化学工程学院，黑龙江齐齐哈尔 161006;齐齐哈尔大学材料学院黑龙江齐齐哈尔 161006【正文语种】中文【中图分类】TQ316.1氧化石墨(Graphene Oxide，GO)是由氧化石墨发生剥离而形成的单层或多层氧化石墨［1］，具有典型的准二维空间结构，其片层上含有很多含氧基团，具有较高的比表面能、良好的亲水性和机械性能，在水和大多数极性有机溶剂中具有很好的分散稳定性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
氧化石墨烯的制备及其应用研究进展
作者：张芝文李学伟李静夏帆李远虎
来源：《科学与财富》2019年第06期
摘要：由于氧化石墨烯表面丰富的含氧官能团克服了石墨烯片层极易发生堆叠、在水中的分散性非常差等缺点的同时使得原本较为惰性的石墨烯表面变得异常活泼，基于这些活性官能团的化学反应也因此丰富多样，同时其二维平面结构也是一个理想的反应场所。
其制备方法主要有：Brodie法、Staudenmaier法和Hummers法。
在介绍氧化石墨烯的制备方法和特点的基础上，综述了氧化石墨烯在复合材料、生物医药、污水处理、催化等领域的应用研究。
关键词：氧化石墨烯;制备;催化
1 引言
氧化石墨烯作为一种重要的石墨烯衍生物，不但拥有石墨烯的片层状结构，而且表面含有丰富的羟基、环氧基、羧基等含氧官能团[1]。
由于这些极性含氧官能团的引入，使其在水等极性溶剂中具有良好的分散性;含氧官能团的引入破坏了石墨烯的共轭大π键使其导电性大幅下降进而变为绝缘体。
而且，氧化石墨烯表面丰富的含氧官能团也赋予了其新的特性，例如二维表面活性（双亲性）[2]、自组装特性（卷曲、褶皱）[3]等。
2 氧化石墨烯的制备方法
2.1 Brodie法
早在1859年，英国化学家B. C. Brodie就开始研究石墨与发烟硝酸和高氯酸钾的反应。
Brodie发现反应后得到的产物是含有碳、氢、氧的化合物，在水中具有良好的分散性，但其在酸性溶液中分散性较差，并且通过分析发现其化学配比为C2.19 H0.80 O[4]。
Brodie法是最早的制备氧化石墨烯的方法，而且该方法可制得氧化程度较高的氧化石墨烯。
2.2 Staudenmaier法
L. Staudenmaier于1899年改良了Brodie的方法。
该方法首先用浓硫酸和发烟硝酸的混合酸（V硝酸： V硫酸=1：4）处理石墨。
与Brodie法相同，使用发烟硝酸和氯酸钾制备氧化石墨烯时，会产生大量有毒有害气体（ClO2、NO2等），这些气体既污染环境又容易引起爆炸，同时这两种方法的反应时间都比较长。
2.3 Hummers法
Hummers在总结前人方法的基础上利用浓硫酸代替发烟硝酸，用高锰酸钾代替氯酸钾来氧化石墨。
Hummers法在对石墨进行氧化处理的过程中会产生大量重金属离子，也会对环境产生危害。
鉴于此，Peng等[5]创新采用了新型氧化剂——高铁酸钾，反应后生成的Fe3+还可以作为氧化剂回收，更符合环保要求。
3 氧化石墨烯的应用
3.1复合材料
为了丰富氧化石墨烯的表面性质和提高其在有机溶剂中的分散性，一个有效的办法是对其进行表面改性。
Veca等[6]将氧化石墨烯表面的羧基与聚乙烯醇（PVA）上的羟基进行反应，制得了PVA改性的氧化石墨烯。
3.2生物医药
孙黄辉等[7]将氧化石墨烯、聚乙二醇和地塞米松分散于四氢呋喃中，用磷酸酯为偶联剂制备药物缓释体系。
用紫外分光光度计观察不同时间下药物的浓度变化情况时，发现氧化石墨烯对地塞米松的释放速率有显著的调控作用。
3.3 污水处理
魏金枝等[8]用三乙烯四胺改性氧化石墨烯制备复合吸附剂，并将其应用于吸附阳离子染料亚甲基蓝和阴离子染料酒石黄，结果表明复合吸附剂对这两种染料都具有较好的吸附效果。
其原因主要是氧化石墨烯经三乙烯四胺改性后形成了C-N键，增加了大量活性位点。
3.4催化剂与模板剂
Wang等[9]利用氧化石墨烯，在低温（100℃—130℃）下催化果糖转变为5-羟甲基糠醛，并研究了石墨、部分还原氧化石墨烯（rGO）、硫酸等催化剂在相同条件下的催化性能，发现氧化石墨烯拥有更好的催化效果。
4 结论
目前，氧化石墨烯的制备方法日趋成熟，但这些制备方法还存在一些诸如在对石墨进行氧化的过程中会生成大量重金属离子、废酸以及后处理时水资源消耗大、工业化生产的氧化石墨烯品质难以保证等问题。
氧化石墨烯的制备应向着操作简便、成本低廉、绿色环保以及易于大规模生产高品质氧化石墨烯的方向发展，这样才能使氧化石墨烯具有更广阔的应用前景。
参考文献：
[1] Krishnan D， Kim F， Luo J， et al. Energetic graphene oxide： challenges and opportunities[J]. Nano today， 2012， 7（2）： 137-152.
[2] Kim J， Cote L J， Huang J. Two dimensional soft material： new faces of graphene
oxide[J]. Accounts of chemical research， 2012， 45（8）： 1356-1364.
[3] Ma X， Zachariah M R， Zangmeister C D. Reduction of suspended graphene oxide single sheet nanopaper： the effect of crumpling[J]. The Journal of Physical Chemistry C， 2013， 117（6）： 3185-3191.
[4] Brodie B C. XIII. On the atomic weight of graphite[J]. Philosophical Transactions of the Royal Society of London， 1859， 149： 249-259.
[5] Peng L， Xu Z， Liu Z， et al. An iron-based green approach to 1-h production of single-layer graphene oxide[J]. Nature communications， 2015， 6： 5716-5724.
[6] Veca L M， Lu F， Meziani M J， et al. Polymer functionalization and solubilization of carbon nanosheets[J]. Chemical Communications， 2009 （18）： 2565-2567.
[7] 孙黄辉，徐志珍，夏玮，等. 氧化石墨烯复合磷酸酯交联弹性体的制备及其用于药物缓释的研究[J]. 华东理工大学学报：自然科学版， 2016， 42（4）： 513-520.
[8] 魏金枝，陈芳妮，孙晓君，等. 氨基修饰磁性氧化石墨烯吸附离子型染料性能[J]. 中国环境科学， 2016， 36（7）： 2020-2026.
[9] Wang H， Deng T， Wang Y， et al. Graphene oxide as a facile acid catalyst for the one-pot conversion of carbohydrates into 5-ethoxymethylfurfural[J]. Green Chemistry， 2013， 15（9）：2379-2383.。