氧化石墨片层中含氧官能团的探讨

氧化石墨烯的制备及研究

氧化石墨烯的制备及研究李兵;金东强;卲晶;乔文静;李佳林【摘要】采用Hummers方法、Improved方法和Improved-等方法制备氧化石墨烯。

同时利用X射线衍射（XRD）、傅里叶红外光谱（FITR）对三种方法制备的氧化石墨烯的形态、官能团及氧化程度等性能进行了表征。

研究表明，以Improved-方法制备的氧化石墨烯综合性能最佳。

【期刊名称】《黑龙江科技信息》【年(卷),期】2016(000)013【总页数】1页(P55-55)【关键词】氧化石墨烯;Improved-方法;官能团【作者】李兵;金东强;卲晶;乔文静;李佳林【作者单位】哈尔滨理工大学应用科学学院，黑龙江哈尔滨 150080;哈尔滨理工大学应用科学学院，黑龙江哈尔滨 150080;哈尔滨理工大学应用科学学院，黑龙江哈尔滨 150080;哈尔滨理工大学应用科学学院，黑龙江哈尔滨 150080;哈尔滨理工大学应用科学学院，黑龙江哈尔滨 150080【正文语种】中文石墨烯材料具有较薄的厚度、较大的比表面积、较高的透过率和较低的方块电阻等优异特性，因而具有广泛的应用前景和研究价值。

石墨烯虽然具有良好的性能，但是石墨烯的疏水性使其在水溶液中的溶解性非常小，而且由于石墨烯片层之间非常大的范德瓦尔兹力使石墨烯非常容易发生团聚，限制了石墨烯的应用。

为了解决这方面的问题，研究者发现氧化石墨烯由于含氧官能团的引进，减小了片层间的范德瓦尔兹力，而且增加了石墨烯的亲水性，使得氧化石墨烯可以在水溶液中稳定存在。

另外，氧化石墨烯基材料与其它淬灭剂和纳米材料相比较具有超高的淬灭率、低背底、适用于多种发色团等优点，使其成为吸附生物分子的理想材料[1-3]。

氧化石墨烯的方法主要有Brodie法、Staudenmaier法和Hummers法[10]。

其中，Hummers法由于操作快速简便而得到了广泛的应用[4]。

本文将探讨分别采用Hummers方法Improved方法和Improved-方法制备氧化石墨烯，同时对制备样品进行表征，以获得制备氧化石墨烯的有效方法[5]。

氧化石墨片层中含氧官能团的探讨

貌；国Ｋｒｔｓ英ａｏ公司ＫｒｔｓＡｘｓ型ｘ射线光电子能谱仪测定光电子能谱．ａｏｉ
１２ＧＯ产物的合成．
在烧杯中加入２０ｍＬ、８的浓ＨｚＯ，于冰水浴中搅拌使其冷却至４。再加人ｉ墨，３９Ｓ置Ｃ，０ｇ石６ｇＫＮＯ，续激烈搅拌３ｎ称取３。继０ｍｉ；０ｇＫＭｎ缓慢的加入烧杯中，使温度控制在２Ｏ，并Ｏ℃ 以下反应
中图分类号：１．１Ｏ６３７
关于氧化石墨（ＧＯ）的研究可以追溯到１５年［，８５１主要集中在Ｇ的结构与合成方法方面，］Ｏ近年来，
ＧＯ及其插层复合材料的应用研究也越来越受到广泛的重视，为研究者主要关注的层状无机材料之一．成
收稿日期：０００－８２１ — ７２
作者简介：夏
娟（９５）女，徽安庆人，士研究生１８一，安硕
征分析．果表明石墨被氧化为氧化石墨后仍具有层状结构，间距比石墨大，间含有大量的含氧功能性极结层层
性基团，括羟基、基、包羧醚基，发现文献报道的环氧基团．未关键词：化石墨；然石墨；氧官能团氧天含文献标识码：Ａ
Ｖｏ１６．Ｏ．２Ｎ．１Ｍａ．，Ｏｌ１ｒ２
氧化石墨片层中含氧官能团的探讨

改进Hummers法化学合成石墨烯及其表征

改进Hummers法化学合成石墨烯及其表征作者：洪菲，周立群，黄莹，宋荷娟，王婷，罗辛茹，伍珍， HONG Fei， ZHOU Li-qun，HUANG Ying， SONG He-juan， WANG Ting， LUO Xin-ru， WU Zhen作者单位：湖北大学化学化工学院,湖北武汉,430062刊名：化学与生物工程英文刊名：Chemistry & Bioengineering年，卷(期)：2012,29(5)被引用次数：1次参考文献(14条)1.Geim A K;Novoselov K S The rise of graphene[外文期刊] 2007(03)2.Novoselov K S;Geim A K;Morozov S V Electric field effect in atomically thin carbon films[外文期刊] 2004(5696)3.Chae H K;Siherio-Perez D Y;Kim J A route to high surface area,poros(l)y and inclusion of large molecules in crystals[外文期刊] 2004(6974)4.Zhang Y;Tan J W;Kim P Experimental observation of the quantum Hall effect and Berry's phase in graphene[外文期刊] 2005(7065)5.张辉;博强;崔义Ru(0001)表面石墨烯的外廷生长及其担载纳米金属催化剂的研究[期刊论文]-科学通报2009(13)6.Cai W W;Piner R D;Stadermann F J Synthesis and solid-state NMR structural characterization of 13C-labeled graphite oxide[外文期刊] 2008(5897)7.Mcallister M J;Lio J L;Adamsond H Single sheet functionalized graphene by oxidation and thermal expansion of graphite[外文期刊] 2007(18)8.李旭;赵卫峰;陈国华石墨烯的制备与表征研究[期刊论文]-材料导报 2008(08)9.Hummers W S;Offeman R E Preparastion of graphite oxide[外文期刊] 1958(06)10.Zhang L;Liang J J;Huang Y Sizze-controlled synthesis of graphene oxide sheets on a large scale using chemical exfoliation 2009(14)11.Szabo T;Berkesi O;Dekany I Drift study of deuterium-exch-anged graphite oxide[外文期刊] 2005(15)12.He H;Klinowski J;Lerf A A new structural model for graphite oxide[外文期刊] 1998(1-2)13.Wang J;Han Z D The combustion behavior of polyacrylate ester/graphite oxide composites[外文期刊] 2006(04)14.向康;刘春华;王平华石墨烯纳米复合材料的制备与结构表征[期刊论文]-高分子材料科学与工程 2011(10)引用本文格式：洪菲.周立群.黄莹.宋荷娟.王婷.罗辛茹.伍珍.HONG Fei.ZHOU Li-qun.HUANG Ying.SONG He-juan. WANG Ting.LUO Xin-ru.WU Zhen改进Hummers法化学合成石墨烯及其表征[期刊论文]-化学与生物工程 2012(5)。

氧化石墨烯性质及其应用前景

氧化⽯墨烯性质及其应⽤前景（⼀）概述氧化⽯墨烯是⼀种层状的⽯墨氧化物,可以通过超声波处理或机械搅拌将⽯墨氧化成层状得到⽯墨烯基材料丰富的功能性来源于其晶格结构和表⾯富含的各种含氧基团,表⾯官能团提供了丰富并且有效的活性点位此外,氧化⽯墨烯拥有可调节的电⼦属性通常情况下,由于⼤量的sp3杂化碳原⼦与含氧基团结合在⼀起产⽣绝缘层,这使得单⽚电阻可以达到1012Ωsq-1或者更⾼然⽽在还原反应后,还原氧化⽯墨烯的单⽚电阻可以降低数个数量级,使得原有材料转换成半导体,甚⾄变成类似⽯墨烯的半导体材料除此之外,氧化⽯墨烯还表现了出⾊的光学和机械性能,在各个领域⼴泛应⽤通过改变氧化⽯墨烯薄膜厚度和氧化⽯墨烯的还原程度来调节它的光透射率⼀般来说,悬浮在⽔中的氧化⽯墨烯薄膜由于浓度不同呈现为暗棕⾊到亮黄⾊的状态,⽽还原氧化⽯墨烯薄膜(厚度⼩于30nm)是半透明的氧化⽯墨烯的光学吸收主要由π-π转换控制,它通常会在225—275nm(4.5-5.5eV)之间产⽣吸收峰值在还原过程中,当吸收峰向27Onm移动时,π电⼦密度和结构顺序的增加,导致其光吸收强度增加通常,氧化⽯墨烯的机械性能由氧化的程度和厚度等细节决定尽管氧化⽯墨烯的特性丰富,但在实际应⽤中仍然存在⼀些不⾜之处结构缺陷分散性差和多层厚度会影响其电⽓性能和⽐表⾯积⼤⼩常⽤氧化⽯墨烯的绝缘特性也限制了它在电⼦设备和能量存储中的应⽤但是,氧化⽯墨烯本⾝表⾯上含氧官能团可以通过对其进⾏化学修饰或功能优化来⼤幅度增加它的结构和化学多样性因此,在能量存储转换和环境保护的应⽤领域中,氧化⽯墨烯及其复合材料具有⼀很⼤的潜⼒（⼆）能量转换与储存1、光解⽔产氢在未来,氢能源被认为是⼀种清洁的可再⽣能源氢⽓的⽣产和储存对于氢⽓的利⽤⾄关重要在可见光照射下的半导体光催化剂进⾏⽔分解是⼀种具有潜⼒的获取氢能源的⽅式在实际应⽤中,这种技术具有⽆法利⽤可见光,能量补偿不合理,和反应接触⾯积⼩等缺点由于优越的电⼦移动性,⾼⽐表⾯积,可调节的电⼦能带结构,氧化⽯墨烯基复合材料已经被开发成为了光解⽔的⾼效催化剂研究表明,在汞光照射下,即使没有Pt催化剂,氧化⽯墨烯在2.4—4.3eV能带下仍然具有光解产氢的催化活性由于氧化⽯墨烯⽚状材料拥有更⾼的氧化能⼒,较⼤的能带和对于光吸收的限制,氧化⽯墨烯更有利于帮助达到光分解⽔产氢的⽬的2、储氢⽬前,氢能源储存⽅式可以分为化学储存和物理储存化学存储的氢化物虽然通常具有较⾼的氢含量,但其氢释放性能不理想物理存储由于受到H2分⼦弱吸附性能的影响,导致存储能⼒普遍较低,并且物理存储要求其存储设备条件较⾼,在满⾜较⼤的表⾯积同时重量要轻物理储氢在原⼆维⽯墨烯纳⽶薄⽚上,H2分⼦的弱吸附能(只有1.2kJmol)通常会导致⾮常低的储氢能⼒(<2wt%)然⽽在⼤⽓压⼒下,层状氧化⽯墨烯材料可以⾼达4wt%的⾼储氢能⼒,并且可以通过调整层间距和孔隙⼤⼩来提⾼储氢容量氧化⽯墨烯表⾯官能团与其他活性物种进⼀步合成可以提⾼H2的结合能,在克服⾦属聚集的缺点下,掺杂⾦属(特别是过渡⾦属)对氧化⽯墨烯进⾏改性是提⾼H2结合能和储存能⼒的⼀种有效⽅法氧化⽯墨烯基的复合材料特别是3D柱状多孔材料表现出了良好的氢⽓储存性能和能源应⽤潜⼒化学储氢⽔合物储氢的⽅式的主要缺点在于氢能释放时的温度过低由于氧化⽯墨烯的⾼⽐表⾯积和较强的化学稳定性,可以作为载体来分散和稳定⾦属纳⽶颗粒⽤于催化和分离H2分⼦由氧化⽯墨烯作载体的贵⾦属催化剂如Pt-CeO2/GO具有稳定活性中⼼的协同效应并且增加了催化剂的催化活性3、锂电池为满⾜⽇益增长的便携式电⼦产品和电动汽车的需求,锂电池为未来的能源储存和利⽤提供了⼀种新的⽅式氧化⽯墨烯表⾯的官能团可以作为化学改性优化的活性位点,从⽽使不同的活性物种形成并提供多元电极材料结构作为普遍使⽤可充电电池,传统电极材料的锂离⼦电池具有理论容量限制的缺点,⽽氧化⽯墨烯基复合材料⽆论作为阳极和阴极材料都表现出了优越的电化学性能在纯氧化物或硫氧化物的情况下,将还原氧化⽯墨烯加⼊⾦属氧化物或硫醚可以显著提⾼电池的性能氧化⽯墨烯可以作为保护涂层,在锂电池使⽤中抑制铝电流收集器的腐蚀（三）环境保护1、处理有害⽓体⼯业释放的温室⽓体和有毒⽓体是对环境的最⼤威胁之⼀原则上,去除空⽓污染物可分为三种途径: (1)减少⽓体排放,(2)⽓体收集和储存,(3)最终利⽤氧化⽯墨烯表⾯的含氧官能团使其能够与各种分⼦进⾏共价和⾮共价的相互作⽤在⼯业加⼯过程中,氧化⽯墨烯独特的电⼦结构也为处理有害⽓体提供了有效的催化剂因此,氧化⽯墨烯基复合材料是⽤于处理COCO2NH3和氮氧化物等有害⽓体的潜⼒材料吸附⼆氧化碳薄层氧化⽯墨烯在⽔分⼦环境下具有良好的吸附性能分⼦动⼒学模拟表明,氧化⽯墨烯的官能团能够增强对⼆氧化碳的吸附能⼒⽔的存在有助于保持⼆氧化碳和氧化⽯墨烯结构的整合状态,并通过⼆氧化碳和附在氧化⽯墨烯表⾯上的含氧基团之间的排斥⼒作⽤来影响⼆氧化碳的迁移程度除氨除温室⽓体外,氧化⽯墨烯基复合材料具有良好的氨吸附能⼒在氧化⽯墨烯中加⼊含氧基团和活性物质,如磺酸基聚氧化合物氧化锰等在⽔环境下可以提升其氨的吸附能⼒此外,第⼀性原理计算表明,不同的活性位点能有效地促进氨和氧化⽯墨烯之间的电荷转移去除其他有害⽓体其他有害⽓体如甲醛丙酮硫化氢⼆氧化硫⼀氧化碳氮氧化物,也可以通过氧化⽯墨烯基复合材料有效地去除第⼀性原理计算结果表明,羟基和羰基基团以及附近的碳原⼦与氮氧化物的分⼦种类可以产⽣强烈的相互作⽤从⽽进⾏化学吸附化学催化转化除收集有害⽓体外,氧化⽯墨烯复合材料也可应⽤于空⽓污染物转化为⼀些有⽤的能源资源⽅⾯四丁基溴化铵作为助催剂可以将⼆氧化碳转化为环氧丙烷,⽽氧化⽯墨烯-四丁基溴化铵复合材料催化剂在相对温和的条件下可以产⽣96%的碳酸丙烯酯。

氧化石墨的制备及其表征

氧化石墨的制备及其表征Preparation and Characterization of Graphite Oxide摘要：以天然石墨和硝酸钠为原料，采用Hummers方法制备氧化石墨（GO）。

并使用扫描电镜、X射线衍射仪、红外光谱仪对氧化石墨的结构及形貌进行了表征。

红外分析结果显示氧化石墨片层上存在大量的含氧基团如羰基、羟基、羧基、环氧基等，这些极性基团的存在使氧化石墨具有很好的亲水性。

Abstract: Graphite oxide (GO) was prepared by the Hummers method using the natural graphite and sodium nitrate as raw materials. The structure and morphology of graphite oxide were characterized by field emission scanning electron microscopy (FESEM), X-ray diffraction(XRD), and infrared spectrometry, respectively. Infrared analysis revealed that graphite oxide layers contain a large number of functional groups such as carbonyl, hydroxyl, carboxyl, epoxy, etc. Presence of polar groups make graphite oxide hydrophile.关键词：Hummers方法；氧化石墨；制备；表征Keywords: Hummers method; graphite oxide; preparation; characterization1 前言氧化石墨原料易得，成本低廉，且具有良好的物理和化学性能，是一种优良的复合材料填充剂，成为近年来纳米复合材料的一个重要研究方向通过对氧化过程的研究发现，石墨原料和高锰酸钾的用量配比、低温反应时间对产物的氧化程度影响较大，高温反应时温度过高则会使含氧基团受热分解从而影响产物结构。

氧化石墨烯的结构及应用

氧化石墨烯的结构及应用2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈•海姆（Andre Geim)和康斯坦丁•诺沃肖洛夫（Konstantin Novoselov)成功地从石墨中分离出一层碳原子构成的石墨烯,两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”，共同获得2010年诺贝尔物理学奖。

自此，石墨烯由于其突出的导热性、室温高速载流子迁移率、透光性和力学性能等,同时具有完美的量子隧道效应、半整数的量子霍尔效应、从不消失的电导率等一系列性质,受到了世界各界的广泛关注,也成为科研领域的新兴宠儿。

氧化石墨烯是石墨粉末经化学氧化后的产物,它是一种性能优异的新型碳材料，具有较高的比表面积和表面丰富的官能团。

氧化石墨烯复合材料包括聚合物类复合材料以及无机物类复合材料更是具有广泛的应用前景,因为成为研究的又一重点。

一、氧化石墨烯的分子结构石墨被强氧化剂氧化，氧原子进入到石墨层间，结合л电子,使层面内的二键断裂,并以C=O,C—OH, —COOH等官能团与密实的碳网面中的碳原子结合，形成共价键型石墨层间化合物。

氧化石墨烯的理想结构组成为C400H，也有文献报道其组成为C X+（OH）Y-(H20）2，其中C、H、O等各元素的含量随氧化程度不同而发生改变,一般范围为C7O4H2-C24O13H9，目前，普遍认为氧化石墨是一个准二维固体物质.氧化石墨烯由尺寸不定的未被氧化的芳香“岛”组成,而这些“岛”则被含有醇羟基、环氧基团和双键的六元脂环所分开，芳香环、双键和环氧基团使得碳原子点阵格式近乎处于同一平面，仅有连接到羟基基团的碳原子有较轻微的四面体构型畸变，导致了一些层面的卷翘。

官能团处于碳原子点阵格子的上下，形成了不同密度的氧原子分布。

干燥的氧化石墨在空气中稳定性较差，很容易吸潮而变成水合氧化石墨，层间距也会随其含水量的高低而有所不同。

随含水量的增加,层间距从0。

6nm增加到1.1nm,从而导致X射线(100）衍射峰的位置的变化。

氧化石墨烯的制备工艺及热稳定性探究

氧化石墨烯的制备工艺及热稳定性探究作者：向招斌来源：《中国科技博览》2018年第25期[摘要]使用hummers方法是制备氧化石墨烯最常用的方法。

因为这种方法在制备的过程中是相对于其它方法比较安全的一种，通过浓硫酸中的高锰酸钾和石墨粉在氧化反应之后，得到石墨薄片，这些石墨薄片可以通过超声剧烈震动剥离成氧化石墨烯。

用制备出的氧化石墨烯当原材料。

经过水热法合成氧化石墨烯复合材料，再对合成的复合材料进行表征，并分析样品的热重差热，能够获得较好的热稳定性能。

[关键词]氧化石墨烯热稳定性制备中图分类号：TN02 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）25-0127-01前言目前，我们国家对阻燃技术的要求不断增强，要求阻燃技术具有环保，毒性较低，功能多样，高效的特点，所以阻燃剂的发展前景比较广阔。

石墨烯和其它阻燃剂相比，功能、性质等各方面都较好，在化学、材料学、物理学等科学领域都有研究和运用。

由于石墨烯有较大的比表面积和阻隔性质，在阻燃研究行业的运用受到了更多的关注。

但是由于制备氧化石墨烯的成本较高，但产量和质量都不高，表面含有含氧基团，使它的热稳定性能受到了影响，石墨烯有较好的阻燃作用，但它在阻燃运用方面存在一些问题，而四氧化三铁能够改善这个缺陷。

一、氧化石墨烯的制备石墨烯有许多制备方法，但氧化石墨烯的制备只能通过氧化剥离石墨的方法。

如今，氧化石墨烯的制备技术已经比较科学先进。

制备的过程可大致分为氧化阶段，剥离阶段，分散阶段。

首先，在氧化阶段，使用强氧化剂把石墨氧化之后，石墨会生成石墨层片和许多含氧基团，石墨层片之间的间距就会增大，成为氧化石墨。

接着，氧化石墨烯通过超声剧烈震动的作用发生剥离，并在溶剂中生成氧化石墨烯分散液。

（一）氧化石墨烯的制备尽管氧化石墨烯是因为石墨烯而发现的，但氧化石墨烯的制备可以追溯到19世纪50年代。

目前氧化石墨烯的制备方法主要有化学氧化法和电化学氧化法。

化学氧化法是利用像浓硫酸这样的无机强质子酸或者是它们的混合物对石墨的原材料进行处理，再通过强氧化剂进行氧化，化学氧化法又包括Brodie法、Staudenmaiers法、和Hummer法[1]。

氧化石墨烯中含氧官能团

氧化石墨烯中含氧官能团氧化石墨烯是一种重要的二维材料，由于其独特的电学、光学和力学性质，受到广泛关注和研究。

其中最重要的特点是氧化石墨烯中含有氧官能团，这些团可以在一定程度上调节氧化石墨烯的性质，因此也成为研究烯类材料的重点。

本文将介绍氧化石墨烯中含氧官能团的相关内容，包括其结构特点、制备方法、应用等方面。

一、氧化石墨烯中含氧官能团的结构特点氧化石墨烯中含氧官能团主要有羟基、羰基和环氧等，它们分别位于石墨烯层间和石墨烯层上。

其中羟基是最常见的一种官能团，它可分为较稳定的醇型羟基和较不稳定的酚型羟基。

羰基是另一种常见的官能团，它能够通过与石墨烯的π键形成偏极共价键，从而影响石墨烯的导电性质。

环氧是一种比较不稳定的官能团，容易水解形成羟基。

这些官能团的存在使得氧化石墨烯具有了更多的官能化合物的特性，使其在生物、光电、半导体等领域具有较好的应用前景。

二、氧化石墨烯中含氧官能团的制备方法实验中常用的制备方法有以下几种：1. 氧化石墨烯的化学还原法。

这种方法常用还原剂为碘化钠或海绵铁，能够有效降低氧化度和减少官能团的含量。

但是具有还原性的还原剂会导致化学环境的恶化，同时易产生有毒的副产物，因此需要严格控制反应条件。

2. 热氧化法。

这种方法是通过高温处理氧化石墨烯，使氧官能团分解的方法，可以有效减少氧官能团的含量。

但是这种方法会破坏石墨烯的结晶性，同时在操作过程中需要注意避免氧化石墨烯的过度热解和氧化等问题。

3. 生物法。

通过利用微生物的生物学功能，可以将氧原子引入到石墨烯中，形成羟基和羰基等官能团。

这种方法依赖于微生物的生长环境和选用的菌株，具有比较大的随机性和不确定性。

三、氧化石墨烯中含氧官能团的应用氧化石墨烯中含氧官能团能够调控其电学、热学和光学性能，具有良好的应用前景。

在生物领域中，氧化石墨烯可以被用来作为感光材料或药物载体。

在磁性材料领域中，氧化石墨烯可以被用来制备具有高磁敏性的纳米磁性材料，具有很好的应用前景。

氧化石墨烯制备方法的优化改进

氧化石墨烯制备方法的优化改进张亚飞;庆健;王海风【摘要】利用H2 SO4与H3 PO4的混合酸溶液对石墨进行氧化，取消了NaNO3的使用，且通过油浴阶段控温，用于制备氧化石墨烯。

所制备的氧化石墨烯分别利用FT-IR、 UV-vis、 XRD、 Raman、 SEM、 TEM和TGA对其结构官能团、微观结构规整度、表面微观形貌和热稳定性进行表征和测试。

结果表明，改进实验避免了有毒气体的排放，升温过程精确易控；改进后方法所制备的氧化石墨烯有更强的紫外吸收，拉曼中ID/IG 值提高了28．7%，官能团受热分解阶段多失重7%； XRD显示间距d值提高了5．5%， SEM图所示结构更加疏松轻薄，TEM图呈现出薄层透明褶皱状。

%With the cancel use of NaNO3 , the mixed acid solution of H2 SO4 and H3 PO4 was used to exfoliate graphite powder under the condition of temperature control in oil bath. Functional groups, micro structure, surface morphology and thermal stability of graphene oxide were characterized by FT-IR, UV-vis, XRD, TEM, Raman, SEM and TGA. The results showed that the improved method avoided the toxic gas emissions and controlled heating process easily, the improved method of the preparation of graphene oxide had stronger ultraviolet absorption, Raman ID/IG value increased by 28. 7%, functional group stage of thermal decomposition was weightlessness in over 7%, XRD showed spacing d value increased by 5. 5%, SEM figure structure had more loose frivolous, TEM photo showed a thin layer of transparent drape.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2016(044)019【总页数】4页(P101-104)【关键词】Hummers法;氧化石墨烯;优化改进方法【作者】张亚飞;庆健;王海风【作者单位】东华大学材料科学与工程学院，上海 201620;东华大学材料科学与工程学院，上海 201620;东华大学材料科学与工程学院，上海 201620【正文语种】中文【中图分类】TB321Brodie最先在浓HNO3中混入石墨，再加入KClO3，经反应制备出氧化石墨[1]。

氧化石墨烯高分子链作用机理

氧化石墨烯高分子链作用机理
氧化石墨烯（GO）是一种具有许多优异性能的二维材料，其在高分子链中的作用机理备受关注。

氧化石墨烯高分子链的作用机理主要包括以下几个方面：
1. 表面活性。

氧化石墨烯高分子链的氧含量较高，表面具有丰富的官能团，使其具有良好的亲水性和亲油性。

这种表面活性使得氧化石墨烯高分子链在复合材料中能够有效地与其他材料相互作用，提高材料的界面相容性和增强材料的力学性能。

2. 功能性填料。

氧化石墨烯高分子链作为一种功能性填料，可以在高分子基体中形成导电网络，提高材料的导电性能。

此外，氧化石墨烯高分子链还能够增强高分子基体的力学性能，改善材料的热稳定性和阻燃性能，提高材料的综合性能。

3. 分散增强。

氧化石墨烯高分子链在高分子基体中的分散状态对材料性能具有重要影响。

通过表面修饰或者与其他分散剂的配合，可以有效地改善氧化石墨烯高分子链在高分子基体中的分散性，从而提高复合材料的力学性能、导电性能和热稳定性。

4. 协同效应。

氧化石墨烯高分子链与高分子基体之间存在着协同效应，即二者相互作用，共同提高复合材料的性能。

氧化石墨烯高分子链能够增强高分子基体的力学性能，而高分子基体也能够保护氧化石墨烯高分子链，提高其稳定性和耐久性。

总之，氧化石墨烯高分子链作用机理是一个复杂的系统工程，涉及材料科学、化学工程、物理学等多个学科领域。

随着对氧化石墨烯高分子链作用机理的深入研究，相信其在复合材料领域的应用前景将会更加广阔。

石墨烯及其材料综述

关于石墨烯和石墨烯复合材料的综述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。

它不仅是已知材料中最薄的一种，还非常牢固坚硬，仅仅是一个原子的厚度，并形成了高质量的晶体格栅，石墨烯的结构，是由碳原子六角结构紧密排列构成的二维单层石墨，是构造其他维度碳质材料的基本单元。

它可以包裹形成0 维富勒烯，也可以卷起来形成一维的碳纳米管，同样，它也可以层层堆叠构成三维的石墨。

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。

这种稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导电性。

石墨烯中的电子在轨道中移动时，不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。

由于原子间作用力十分强，在常温下，即使周围碳原子发生挤撞，石墨烯中电子受到的干扰也非常小。

大量制备尺寸、厚度可控的石墨烯材料对石墨烯基材料的应用具有重要的意义。

制备石墨烯可以归结为两个基本的思路：一是以石墨为原料，通过削弱以及破坏石墨层间的范德华力来剥开石墨层从而得到石墨烯：二是基于活性碳原子的定向组装，“限制”碳原子沿平面方向生长。

基于上述思想，化学剥离法、SiC 表面石墨化法和金属表面外延法等一些新的方法相继被报道。

本人通过大量的归纳总结，共总结出以下七种方法。

机械剥离法就是利用机械力，将石墨烯片从具有高度定向热解石墨(Highly Oriented Pyrolytic Graphite, HOPG）表面剥离开来。

氧化石墨片层中含氧官能团的探讨

第26卷第1期2011年3月安徽工程大学学报Jo ur nal of A nhui Polytechnic U niversity V o l.26.N o.1M ar.,2011文章编号:1672 2477(2011)01 0017 03收稿日期:2010 07 28作者简介:夏娟(1985 ),女,安徽安庆人,硕士研究生.通讯作者:唐定兴(1964 ),男,湖南湘潭人,教授,硕导.氧化石墨片层中含氧官能团的探讨夏娟,唐定兴*(安徽工程大学生物与化学工程学院,安徽芜湖 241000)摘要:采用Hummers 法合成了氧化石墨(GO )产物,并通过XRD 、IR 、SEM 和XPS 等分析方法对产物进行表征分析.结果表明石墨被氧化为氧化石墨后仍具有层状结构,层间距比石墨大,层间含有大量的含氧功能性极性基团,包括羟基、羧基、醚基,未发现文献报道的环氧基团.关键词:氧化石墨;天然石墨;含氧官能团中图分类号:O 613.71 文献标识码:A关于氧化石墨(GO)的研究可以追溯到1855年[1],主要集中在GO 的结构与合成方法方面,近年来,GO 及其插层复合材料的应用研究也越来越受到广泛的重视,成为研究者主要关注的层状无机材料之一.GO 是石墨经强氧化剂液相氧化制备而成,合成方法主要有Brodie 法[1]、Standenmaier 法[2]、H um mers 法[3]以及电化学法[4]等.GO 是一种准二维层状固体,组成随氧化程度的不同而异,组成范围为C 7O 4H 2~C 24O 13H 9,层内以共价键结合,层间通过各种含氧官能团以弱的氢键结合,这种特殊结构使其层间距和比表面积均比石墨大,离子交换能力也比石墨强;特别不同的是GO 既具有亲水性又具有亲油性,这些优点赋予了其良好的插层复合能力,以GO 作为插层母体所制备的各种插层复合材料显示出了非常优越的性能[5 10],相关的研究受到人们的广泛关注[11 16].本文采用H umm ers 法成功合成了GO 产物,并通过XRD 、IR 、SEM 、XPS 等分析方法对GO 的结构和氧化石墨片层上的含氧官能团种类进行了探讨.1 实验部分1.1 实验药品及仪器石墨粉(化学纯,国药集团化学试剂有限公司),98%的浓硫酸,硝酸钾,高锰酸钾,30%的双氧水,36%的浓盐酸.用德国布鲁克D8系列X 射线(粉末)衍射仪分析产物物相;日本岛津IRPrestig e 21傅里叶变红外光谱仪溴化钾压片测定产物的红外光谱图;用日本日立S 4800高分辨场发射扫描电镜(SEM )观察产物形貌;英国Kratos 公司Kratos Ax is 型X 射线光电子能谱仪测定光电子能谱.1.2 GO 产物的合成在烧杯中加入230m L 、98%的浓H 2SO 4,置于冰水浴中搅拌使其冷却至4 ,再加入10g 石墨,6g KNO 3,继续激烈搅拌30m in;称取30g KMnO 4,缓慢的加入烧杯中,并使温度控制在20 以下反应15min;移去冰水浴,将烧杯放入(35 3) 的震荡水浴锅中,震荡反应30min;取出烧杯,缓慢加入460mL 蒸馏水,使温度控制在100 以下,用温的蒸馏水将混合液稀释到1400mL;再加入约200mL 的5%的H 2O 2,此时混合液呈亮黄色,并趁热过滤;用5%的H Cl 洗涤产物至滤液中没有SO 2-4为止(用BaCl 2溶液进行检测),将产物放在50 的真空干燥箱中干燥2d,再研磨成粉末用于仪器表征分析.2 分析与讨论2.1 X 射线粉末衍射分析图1为石墨和氧化石墨的XRD 谱图.石墨经强氧化剂氧化后,在2 =10.8 处出现了氧化石墨较强的(001)衍射峰,层间距约0.818nm ,在文献参考值(0.6~ 1.1nm)之内,在2 =42.6 处较弱的衍射峰归属为GO 的(100)衍射峰,而石墨在2 =26.5 (层间距0.335nm )处尖锐的衍射峰完全消失,表明石墨被氧化成了氧化石墨,并且层间距是石墨的约2.4倍;另外,在2 =23.2 处出现了石墨的(002)衍射峰,但强度非常低,且角度向低角度方向移动,表明有很少一部分石墨未被完全氧化[15].图1 石墨及氧化石墨的XRD 谱图图2 氧化石墨的IR 谱图2.2 红外光谱分析图2为氧化石墨的红外光谱图.石墨经氧化成氧化石墨后,层间出现了大量的极性基团,在红外光谱图中出现一些特征吸收峰.3395cm -1处的宽吸收峰归属为GO 上的羟基和层间吸附水分子的羟基的伸缩振动峰;1723cm -1、1622cm -1处的吸收峰分别归属为C=O 和C=C 的伸缩振动峰;1398cm -1、1222cm -1处的吸收峰分别对应于C-O-H 的伸缩振动和弯曲振动峰,1050cm -1处出现的吸收峰归属为醚键(C-O-C)的伸缩振动峰,在856cm -1处[17]没有出现环氧或过氧基团的吸收峰.红外光谱分析表明:GO 片层上的含氧官能团有羟基、羧基、醚基,基本没有文献报道的环氧基团.这些极性基团的存在,使GO 具有良好的亲水性,在一定条件下可以在水溶液中或碱水溶液中层离,从而用于插层复合材料的合成.2.3 扫描电镜与EDS 能谱分析从扫描电镜图明显可见氧化石墨为片层结构(见图3a),即石墨经液相强氧化得到氧化石墨以后,没有改变石墨的层状结构.氧化石墨的EDS 谱图显示(见图3b),其组成的主要元素为C 和O,原子百分比分别为68.52%和29.09%,此外还含有少量的S 和Cl 杂质(原子百分比分别为1.33%和1.06%),这是由于氧化过程和洗涤时随着浓H 2SO 4和H Cl 而掺杂进去的.氧化石墨与石墨相比,在组成上增加了氧元素,即在石墨片层上增加了一些含氧的极性基团,这赋予了氧化石墨优异的插层性能.2.4 GO 的XPS 分析从图4a 和表1数据可见GO 的片层结构中存在3种不同类型的C:284.6eV 处是氧化石墨骨架中的C=C 或C-C 或C-H 中的C1s 的XPS 能谱峰;在286.64eV 处的峰对应于与氧以单键相连的C-O 中的C1s 的XPS 能谱峰;在288.34eV 处的吸收峰应属于与氧以双键相连的C=O 中的C1s 的XPS 能谱峰;从图4b 中可见只存在两种类型的O 原子的XPS 能谱峰:在532.1eV 处的峰对应于C=O 或O-H 中的O1s,而在533eV 处的峰应属于C-O 中的O1s,在测定的高真空下,氧化石墨层间的水逸出,因而没有观测到水的O1s 能谱峰.根据文献报道,环氧乙烷的O1s 峰在538.6eV [18]处,C1s 峰在288.1eV [19]处,而氧化石墨的XPS 图中在以上位置附近均未出现峰,说明在氧化石墨中无环氧官能团存在,这个结果与红外分析是一致的,并且从有机化学的角度上也是可以理解的,因为在合成过程的酸性条件下,环氧官能团容易开环.图3 氧化石墨的SEM 及EDS 图图4 氧化石墨的(a)C1s,(b)O1s 的XP S 谱图表1 氧化石墨中各基团的电子结合能元素名称官能团种类Peak BE A t.%O1s(C=O ,O -H)532.131.21O1s(C-O)5338.81C1s(C=C,C-C,C-H )284.623.38C1s(C-O H ,C-O-C 等)286.6431.7618 安徽工程大学学报第26卷通过XRD 、SEM 和EDS 分析发现:石墨被氧化后仍然为层状结构,层间插入了大量的含氧功能性极性基团,使层间距增大至石墨的约2.4倍;通过IR 和XPS 表征发现:GO 层间的含氧功能性极性基团为羟基、羧基和醚基,没有发现环氧基团.由于氧化石墨较大的层间距、层间较多的含氧官能团,使其被广泛用于插层复合材料的合成.参考文献:[1] Brodie B.C.Bibiog raphic notices[J].Dublic Journal o f M edical Science,1855,22(1):351 379.[2] M ar in Rodr iguez,P S V aler gr Jimenez.Some N ew A spects of Gr aphite Ox idatio n at 0 in a L iquid M edium.A M echanism Pro po sal fo r Ox idatio n t o Gr aphite Ox ide[J].Car bo n,1986,24(2):163 167.[3] W S H ummers,R E O ffeman.Pr epar ation o f Gra phite O xide[J].J.A m.Chem.So c.,1958,80:1339 1339.[4] H udson M J,H unter F ujita F R ,Peckett J W,et al.Electro chemically prepared collo idal,ox idized gr aphite[J].J.M ater.Chem.,1997,7(2):301.[5] 邹艳红,吴婧,刘洪波,等.聚苯胺/氧化石墨的合成及其在DN A 识别上的应用[J].新型炭材料,2005,20(4):360 364.[6] P eng Xiao ,M in Xiao,Pingg ui Liu,et al.Dir ect synthesis of a po lyaniline intercalated gr aphite ox ide 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aintained a lay er ed str ucture w ith a basic spacing o f 0.818nm after the g raphite w as ox idated,the lay er spacing o f GO w as m uch larg er than g raphite 's (0.335nm ).T he functional g roups co ntaining oxy gen in the layers w ere hydrox yl 、car box y l and ether bo nd,but epox y gro up reported in the liter atures w as not found .Key words:g raphite o xide;natural graphite;the functio nal gro ups containing o xy gen 19 第1期夏娟,等:氧化石墨片层中含氧官能团的探讨。

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。

对氧化石墨烯在不同有机溶剂中的分散特性进行了研究

氧化石墨烯在有机溶剂中的扩散J.I.Paredes,*S.Villar-Rodil,A.Marez-Alonso,andJ.M.D. Tasco国家研究所德尔·卡尔沃。

中船重工，阿帕73，33080Ø奥维耶多，西班牙收到的6月5日，2008年收到修改稿8月5日，2008对氧化石墨烯在不同有机溶剂中的分散特性进行了研究。

所制备的石墨氧化物可分散为INN，N-二甲基甲酰胺，N-甲基-2-吡咯烷酮，四氢呋喃和乙二醇。

在所有的这些溶剂中，所述氧化石墨材料成单个的，单层石墨烯氧化物片的充分剥离达到了超声。

氧化石墨烯分散体显示出长期稳定性，显示出纳米至几微米，类似的石墨烯氧化物分散体在水中的情况。

这些结果使石墨烯基材料便利地应用于不同的操作和处理。

1.简介石墨烯，从sp2键合的碳原子上的二维晶格，其中石墨，碳纳米管，富勒烯衍生作为一种新的和重要的一类材料，其自身的优点已经在最近几年出现。

这不仅是由于新的基础科学，并且它已经应用于基于石墨烯的纳米电子器件的各种跨越，如2,3-复合材料，4,5-和气体传感器。

作为适用于大规模的任何新材料的应用，方法的发展，使生产石墨烯片和加工已成为一个优先级。

在这方面，虽然最初报道的方法是石墨烯的制备方法（即微机械切割）的散装石墨导致高品质的二维晶体，对基础研究是非常合适的。

目前，该能提供可观的石墨烯基片材唯一途径是依赖于化学石墨通过强氧化转化为氧化石墨烯.4,5,7-13石墨氧化物，可以在容易剥离亲水性层状材料水，得到稳定的分散体，主要由单层片，其被称为石墨烯氧化物。

这提供了一个非常方便的设置。

到目前为止，大部分的工作报告了溶液相操纵，石墨烯氧化物的已在含水媒体中进行。

然而，石墨烯氧化物分散体在制备其它溶剂，特别是有机溶剂，是非常理想的，因为它显著便于实际使用。

迄今为止，石墨烯氧化物的有机分散溶剂已通过共价功能化已完成氧化石墨烯片材，具有不同的分子和聚合物，但这些稳定剂的存在是不希望的对于大多数。

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。

氧化石墨烯的功能化改性及应用研究

氧化石墨烯的功能化改性及应用研究一、本文概述《氧化石墨烯的功能化改性及应用研究》这篇文章主要探讨了氧化石墨烯（Graphene Oxide，GO）的功能化改性方法及其在众多领域的应用。

氧化石墨烯，作为一种独特的二维纳米材料，因其优异的物理、化学性质，如良好的生物相容性、大的比表面积、高的电导率等，成为了科研领域的热点研究材料。

然而，原始的氧化石墨烯在某些应用场景中可能无法满足特定需求，因此，通过功能化改性，进一步拓展其应用领域，提升其性能，成为了当前研究的重点。

本文首先介绍了氧化石墨烯的基本性质，包括其结构特点、制备方法等。

随后，详细阐述了氧化石墨烯的几种主要功能化改性方法，包括共价改性、非共价改性和复合改性等，以及这些改性方法如何影响氧化石墨烯的性能。

在此基础上，文章进一步探讨了氧化石墨烯及其功能化改性产物在能源、生物医学、环境科学、电子器件等领域的应用，并展望了其未来的发展前景。

本文旨在通过深入研究氧化石墨烯的功能化改性及其应用，为相关领域的科研工作者和工程师提供有价值的参考信息，推动氧化石墨烯及其功能化改性产物的实际应用进程。

二、氧化石墨烯的制备方法氧化石墨烯（Graphene Oxide，GO）的制备是石墨烯化学研究中的关键步骤，其制备方法的选择直接影响到GO的性质和应用。

目前，制备氧化石墨烯的主要方法包括Brodie法、Staudenmer法和Hummers 法。

Brodie法是最早用于制备氧化石墨烯的方法，其通过在浓硝酸和硫酸的混合液中加入石墨粉，经过长时间的高温反应，得到氧化石墨烯。

但该方法反应时间长，且生成的产物中氧化程度不均一，限制了其在实际研究中的应用。

Staudenmaier法是对Brodie法的改进，通过引入氯酸钾作为氧化剂，提高了氧化效率，并可以在较低的温度下进行反应。

然而，该方法仍然存在反应时间长，且产生的废气难以处理等问题。

Hummers法是目前最常用的制备氧化石墨烯的方法。

氧化石墨烯研究报告

石墨烯调研报告（氧化石墨烯应用）石墨烯是目前发现的唯一存在的二维自由态原子晶体，是构筑零维富勒烯、一维碳纳米管、三维石墨的基本结构单兀。

它具有咼电导、咼热导、咼硬度和咼强度等奇特的物理、化学性质，在电子、信息、能源、材料和生物医药领域有广阔的应用前景。

但是石墨烯由于强大的范德华力具有疏水性和易团聚的特点，限制了其广泛应用。

氧化石墨烯的出现正好解决了上述问题，它是石墨烯的派生物，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，平面上含有-OH和C-O-C，而在其片层边缘含有C = O和COOH。

与石墨烯相比，氧化石墨烯有更加优异的性能，其不仅具有良好的润湿性能和表面活性，而且能被小分子或者聚合物插层后剥离，在改善材料的热学、电学、力学等综合性能方面发挥着非常重要的作用。

有不少专家学者对氧化石墨烯的制备及应用进行了深入研究，其中氧化石墨烯复合材料的发展十分迅速，进一步拓展了氧化石墨烯的应用领域。

1氧化石墨烯的制备目前，氧化石墨烯的制备工艺相对成熟，比较传统的化学方法主要有Brodie 法、Staudenmaier法、Hummers法，现今仍在沿用，只是在各方法基础上做了略微改进。

这些方法的制备原理都是将石墨在强酸和少量强氧化剂的共同作用下形成1阶的石墨层间化合物，然后此层间化合物在过量强氧化剂的作用下继续发生深度液相氧化反应，水解后得到氧化石墨，最后通过超声或者长时间搅拌氧化石墨和水的混合物即可获得氧化石墨烯，产物的氧化程度及合成T艺与反应时间有关，可以通过C、O的原子比进行衡量。

Brodie法和Staudenmaier法氧化程度高，但反应过程中会产生CI02、N02或者N2O4等有害气体且反应时间长，而Hummers法反应时间短，无有毒气体CI02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。

但是此反应过程中需控制的工艺因素较多，过量的高锰酸离子会造成潜在的污染，因而需要用H2O2进行处理，并加以水洗和透析。

氧化石墨烯与氧化石墨烯量子点的区别

氧化石墨烯与氧化石墨烯量子点的区别氧化石墨烯和氧化石墨烯量子点是两种在科学研究和工业应用中备受关注的纳米材料。

虽然它们具有相似的名字，但在结构和性能上存在明显的差异。

本文将为您详细解析氧化石墨烯与氧化石墨烯量子点的区别。

一、氧化石墨烯简介氧化石墨烯是一种通过氧化石墨制备的二维纳米材料，具有良好的水溶性、生物相容性和导电性。

氧化石墨烯的化学结构中包含大量的含氧官能团，如羟基、羧基等，这些官能团使其具有独特的物理和化学性质。

二、氧化石墨烯量子点简介氧化石墨烯量子点（GOQDs）是一种新型的零维纳米材料，具有独特的量子限域效应。

其尺寸通常在10-100纳米之间，比氧化石墨烯具有更高的比表面积和更好的分散性。

氧化石墨烯量子点在光电子、生物检测等领域具有广泛的应用前景。

三、氧化石墨烯与氧化石墨烯量子点的区别1.结构差异氧化石墨烯为二维纳米片层结构，具有较大的比表面积和层间距。

而氧化石墨烯量子点为球状或类球状结构，尺寸较小，具有更高的分散性和量子限域效应。

2.性能差异（1）光学性能：氧化石墨烯量子点具有独特的发光性能，可应用于生物成像、传感器等领域；而氧化石墨烯本身不具备发光性能。

（2）电学性能：氧化石墨烯具有良好的导电性，可用于制备超级电容器、电池等；氧化石墨烯量子点在电化学传感器、催化剂等领域具有优势。

（3）生物相容性：氧化石墨烯和氧化石墨烯量子点均具有良好的生物相容性，但氧化石墨烯量子点由于其小尺寸和独特的性质，更适合用于生物标记和生物检测。

3.应用领域差异氧化石墨烯在复合材料、能源存储、传感器等领域具有广泛的应用。

而氧化石墨烯量子点主要应用于生物成像、光电子、电化学检测等领域。

四、总结氧化石墨烯与氧化石墨烯量子点在结构、性能和应用领域上存在明显的差异。