化学还原法制备石墨烯的研究进展

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一种基于化学还原方法的石墨烯制备方法

一种基于化学还原方法的石墨烯制备方法近年来，石墨烯的研究在科学领域中引起了广泛的关注。

石墨烯作为一种新型的二维纳米材料，因其较大的比表面积和优异的电子输运性能而备受瞩目。

目前，已经有多种方法可用于制备石墨烯，其中较为常见的就是机械剥离法、化学氧化还原法等。

本文将介绍一种基于化学还原法的石墨烯制备方法。

一、化学还原法制备石墨烯的原理化学还原法是一种较为简便的制备石墨烯的方法。

其原理是将氧化的石墨烯还原成石墨烯，从而得到纯净的石墨烯。

在化学还原法制备石墨烯时，首先需要在石墨烯表面覆盖一层氧化物，常用的氧化物为氧化硅（SiO2）。

然后，将硫酸及亚硫酸等还原剂放入溶液中，使氧化的石墨烯还原成石墨烯。

在还原过程中，还原剂会将氧化物和碳原子中的相间杂质清除，从而得到纯净的石墨烯。

二、基于化学还原法制备石墨烯的具体步骤1.制备氧化石墨烯制备氧化石墨烯是制备石墨烯的第一步。

以天然石墨为例，其制备过程如下：首先，将石墨放入浓硫酸中，在搅拌的同时，缓慢滴加硝酸，反应片刻后石墨就会被氧化，形成氧化石墨烯。

2.还原石墨烯将上述制备的氧化石墨烯浸泡在亚硫酸等还原剂的溶液中，接着加入一些稀盐酸，搅拌50分钟，经过去离子水淋洗、旋转干燥后，得到板状的石墨烯。

3.分散石墨烯制得的石墨烯不易分散，需用超声波进行分散处理。

将制备好的石墨烯加入去离子水中，用超声波均匀分散，最后用离心机获得稳定的石墨烯粉体。

三、化学还原法制备石墨烯方法的优缺点1.优点（1）制备过程简单，步骤少。

（2）制备成本低。

（3）适用于大规模制备。

2.缺点（1）还原过程难以控制，难以得到精细的石墨烯结构。

（2）由于还原剂回收难度大，还原剂的使用也使整个制备过程环境污染的问题日益引起人们关注。

综合来看，化学还原法制备石墨烯具有制备过程简单、成本低等优点，但其还原过程难以控制，且还原剂的使用会对环境造成一定程度污染，这也是其所具有的缺点和不足之处。

四、结语随着近年来对新材料的需求日益增长，石墨烯及其相关纳米材料也引起了人们的广泛关注。

石墨烯纳米片的制备及性质研究

石墨烯纳米片的制备及性质研究石墨烯是石墨的一种单层结构，它是一种新型的二维纳米材料，具有优异的物理、化学和机械性质。

石墨烯具有高的电导率、高的热导率、高强度、高的化学稳定性、透明和柔韧等特性，因此被广泛应用于化学、生物、电子、材料等领域。

本文将重点探讨石墨烯纳米片的制备及性质研究。

一、石墨烯纳米片的制备方法目前石墨烯制备的方法主要包括机械剥离法、化学气相沉积法、化学还原法和化学氧化法等。

下面我们分别介绍一下这几种方法。

1. 机械剥离法机械剥离法是一种制备石墨烯的最早方法，主要是利用图形石墨材料的机械剥离来获得单层石墨烯。

这种方法的原理是在嵌入一层胶带后，将其撕下，这样可以将石墨材料的一层单晶体剥离下来。

但是这种方法具有高成本、低产率和不利于规模化生产等缺点，因此不适用于大规模生产。

2. 化学气相沉积法化学气相沉积法是一种较为成功的石墨烯制备方法，主要是通过将化学气源转化成石墨烯，在衬底上生长单层石墨烯。

这种方法的原理是在高温下将烷烃分子或其他含氢气体转化成碳源，从而生长出原子尺寸大小的石墨烯膜层。

这种方法具有成本低、量大、效率高等优点，可以用于规模化生产。

3. 化学还原法化学还原法是一种将氧化石墨烯还原成石墨烯的方法。

这种方法的原理是将氧化石墨烯在还原剂作用下还原成石墨烯，实现从红外吸收的金属氧化物到金属氧化物的转变。

4. 化学氧化法化学氧化法是一种将石墨材料在含有强氧化剂的酸性溶液中氧化成氧化石墨烯的方法。

这种方法的原理是氧化剂可以将石墨材料中的碳原子中心的轨道变成氧原子的轨道而转化成氧化石墨烯，在水溶液中形成分散的纳米片。

二、石墨烯纳米片的性质研究石墨烯具有许多优异的物理、化学和机械性质，具体如下：1. 电导率高石墨烯具有高达 1 × 10^5 S/cm 的电导率，这是金属的 100 倍以上。

这是因为石墨烯的电子能带结构与传统的半导体和金属材料有很大不同，其导带和价带相接，并呈现线性带结构，电子具有质量接近于零的状态。

匕学还原法制备石墨烯及其应用研究进展

ｓｅｎｓｏｒ，ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｅｌｅｃｔｒｏｄｅ，ｓｕｐｅｒｃａｐａｅｉｔｏｒａｎｄｏｒｇａｎｉｃｓｏｌａ：ｃｉｌ．Ｐｎｓ！，ｔｔｈｅ｝ ¨ Ｊ（ｊ、ｆｈ￣ｐｍｅｎｔＩｒｅｎ｛ｎＩｇｌａｐｈｅｎｅｍａｔｅｉｒａ１．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｏｘｉｄａｔｉｏｎ — ｒｅｄｕｃｔｉｏｎｍｅｔｈ＊ｌｄ；ｇｒａｐｈｅｎｅ； “ ｐｑｅｅｔｒｍｆｉ “ ！
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第２期
２０１３年４月
纳米科技
Ｎａｎｏｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｎｏ．２Ａｐｉｒｌ２０１３
化学还原法制备石墨烯及其应用研究进展
冉晨鑫，高蔚茵，汪敏强
（西安交通大学电子陶瓷与器件教育部重点实验室西安交大国际电介质中心，
陕西西安７１００４９）
摘
要：文章综述了氧化石墨烯的制备方法，化学还原氧化石墨烯的方法以及其在纳米材料领

化学还原法制备石墨烯的研究进展

的研究也越来越受到世界各国研究人员的重视。新型材料具备
抗疲劳，生物相容性好等。新型碳材料作为新型材料的新星更是起了世界各国研究人员的
极大兴趣。２００４年，英国曼彻斯特大学的物理学家安德烈・海姆和康斯坦丁・诺沃肖洛夫，成功地从石墨中分离出石墨烯。至此三维的石墨，二维的石墨烯，一维的碳纳米管与零维的富勒烯
３５卷第０２期２０１３年１月
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部
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革
Ｖ０ｌ＿３５Ｎｏ．０２
ＷＥＳＴＬＥＡＴＨＥＲ
Ｊａｎ．２０１３
化学还原法制备石墨烯的研究进展
王闪闪，王全杰 ’ ２，曲家乐。
（，．烟台大学化学化工学院，山东烟台２６４００５；２．国家制革技术研究推广中心，山东烟台２６４００５；
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｇｒａｐｈｅｎｅｉｓａｈｏｔｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌ，ａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｒｅｄｕｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｉｓｔｈｅｍａｉｎｍｅｔｈｏｄｔｏｐｒｅｐａｒｅｇｒａｐｈｅｍｅａｔｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｔｗａｓｒｅｖｉｅｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｔｙｐｅｓａｎｄｐｅｆｒｏｒｍａｎｃｅｓｏｆｖａｒｉｏｕｓｒｅｄｕｃｉｎｇａｇｅｎｔｓｗｈｉｃｈｗａｓｕｓｅｄｔｏｒｅｄｕｃｅｇｒａｐｈｅｎｅｏｘｉｄｅｔｏｇｒａｐｈｅｎｅ．Ｂｙｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｐｒｅｐａｒｅｄｇｒａｐｈｅｎｅ，ｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒｅｄｕｅｔａｎｔｓｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇｒａｐｈｅｎｅ；ｇｒａｐｈｅｎｅｏｘｉｄｅ；ｒｅｄｕｃｔａｎｔ

石墨烯制备方法的研究进展

石墨烯制备方法的研究进展一、本文概述石墨烯，一种由单层碳原子构成的二维纳米材料，自2004年被科学家首次成功制备以来，就因其独特的物理、化学和电子特性引起了全球范围内的广泛关注。

由于其出色的导电性、超高的热导率、优异的力学性能和潜在的大规模应用前景，石墨烯在众多领域如能源、电子、生物医学等都有着广泛的应用潜力。

然而，石墨烯的制备技术仍然是制约其大规模应用的关键因素之一。

因此，研究和开发高效、稳定、可规模化的石墨烯制备方法成为了当前科学研究的重要课题。

本文旨在全面综述石墨烯制备方法的研究进展，通过对各种制备方法的原理、特点、优缺点以及最新研究成果的详细分析和讨论，为石墨烯的大规模制备和应用提供理论支持和技术指导。

文章将首先介绍石墨烯的基本结构和性质，然后重点介绍目前主要的石墨烯制备方法，包括机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法、碳化硅外延法等，并对各种方法的最新研究进展进行评述。

文章还将探讨石墨烯制备技术的发展趋势和未来研究方向，以期为石墨烯的进一步研究和应用提供有益的参考。

二、石墨烯制备方法概述石墨烯的制备方法众多，每一种方法都有其独特的优点和适用场景。

目前，主要的制备方法可以大致分为物理法和化学法两大类。

物理法主要包括机械剥离法、SiC外延生长法和取向附生法等。

机械剥离法是最早用来制备石墨烯的方法，其原理是通过使用胶带对石墨进行层层剥离，得到单层或多层的石墨烯。

这种方法制备的石墨烯质量较高，但产率极低，难以实现大规模生产。

SiC外延生长法是在高温和超真空环境下，通过加热SiC单晶使其表面分解出碳原子，进而在单晶表面生长出石墨烯。

这种方法制备的石墨烯面积大，质量好，但设备成本高昂，且制备过程复杂。

取向附生法是利用生长基质原子结构“种”出石墨烯，首先让碳原子在1150℃下渗入钌，然后冷却，使碳原子以单层形式从钌表面析出，形成悬浮的单层石墨烯。

这种方法制备的石墨烯层数可控，但同样面临制备成本较高的问题。

乙二胺还原法制备纳米石墨烯

ｃｈｅｍｉｃａｌｒｅｄｕｃｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈＷａＳｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ
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ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（ＸＰＳ）ａｎｄＲａｍａｎ
ＲｅｓｕｌｔｓｏｆＴＧＡ，ＸＲＤａｎｄｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｍｅａＳｕｒｅｍｅｎｔｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｈｙｄｒｏｕｓｈｙｄｒａｚｉｎｅｈａｄｂｅｔｔｅｒｅｆｆｅｃｔ
２所示，定义为单原子层二维碳片，其中碳原子以六方形的蜂窝
状点阵有序排列在二维平面上。
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固１１２石墨烯的晶体结构
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石墨烯的物理结构一度是个难解之谜，一方面，石墨烯似乎是严格意义上的二维材料，表现出高度的晶体特性以至其中的电子能在亚微米距离上移动而不发生散射：而另一方面，根据现有的理论及实验观察，完美的二维晶体是不可能独立存在的。早在７０多年前，Ｐｅｉｅｒｌｓ及Ｌａｎｄａｕ即对严格的二维晶体是否存在进行了理论讨沦，他们认为．在标准谐函数近似下，任何温度条件下，温度的起伏将破坏晶体妊程有序，导致二维晶
ＥｘｆｏｌｉａｔｉｏｎｏｆｇｒａｐｈｉｔｅｏｘｉｄｅＷａｓｃａｒｒｉｅｄ
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石墨烯氧化物的制备和性质研究

石墨烯氧化物的制备和性质研究石墨烯氧化物，是石墨烯在氧化反应中形成的一种化合物，它拥有石墨烯的许多优秀的物理、化学性质，并且更具有可控性，能够满足许多工业化要求。

下面，将就石墨烯氧化物的制备和性质进行探讨。

一、石墨烯氧化物的制备石墨烯氧化物的制备方法主要分为两类，一类是化学还原法，另一类是物理还原法。

在这两类方法中，化学还原法被认为是制备石墨烯氧化物最有效的方法之一。

1. 化学还原法化学还原法的主要原理是利用化学物质中的还原剂对石墨烯进行还原。

具体制备过程如下：首先，在实验室中将石墨烯和氧化剂（如硝酸等）混合悬浮在水中。

然后，在水中加入还原剂，如亚硫酸钠等，搅拌一段时间。

这样，石墨烯表面的氧化物会被还原成还原物质，并形成氧化物晶体。

接下来，将混合物过滤并洗净以去除杂质，然后将样品在低温下烘干，就可以得到石墨烯氧化物样品。

2. 物理还原法物理还原法则是通过加热、化学气相沉积等方法，在高温高压条件下将导电性较低的氧化石墨烯转化为导电性较好的石墨烯。

这种方法的优点是制备过程简单，没有污染物，成本低，生产效率高，但同样也存在一些问题，如石墨烯的颗粒分布较为不均匀，制备条件需要控制，并需要更进一步的物理过程。

二、石墨烯氧化物的性质石墨烯氧化物是一种高效的材料，不仅具有石墨烯的优秀性质，还具有石墨烯所不具备的一些新型性质。

1. 电学性质石墨烯氧化物在电学性质上的表现具有一定的特点，它导电性较弱，但在接触电极时，接触面扩大，导电性提高，可以作为新型低成本透明导电膜材料。

2. 光学性质光学性质也是石墨烯氧化物具有的优异性质之一。

可以通过环境调控，来调节石墨烯氧化物的颜色，亦可以增强其应用。

3. 机械性质石墨烯氧化物的机械性能较好，便于弯曲后再形成纳米颗粒，这种弯曲形态把石墨烯氧化物纳米颗粒放置在纳米排布模板上后，可制成各种更复杂的形状。

4. 热学性质石墨烯氧化物的热学性质是另一种引人注目的物理性质。

与传统材料相比，石墨烯氧化物材料表现出高热导电性，温度变化范围大。

制备石墨烯的新方法及应用展望

制备石墨烯的新方法及应用展望石墨烯是一种具有单层碳原子的二维材料，具有极高的强度和导电性，因此被广泛认为是未来科技领域的关键材料之一。

然而，目前石墨烯的制备方法较为复杂、昂贵，且难以进行大规模生产，限制了其应用的发展。

因此近年来，研究人员不断尝试寻找新的制备方法，以及更多的应用领域。

本文将就其中的一些新方法及应用进行介绍和展望。

一、热解还原法目前最常用的石墨烯制备方法之一是化学气相沉积法，但该方法需要高昂的仪器设备和配套的气体环境，造成了高昂的成本。

因此，研究人员不断尝试使用一些简单易行、低成本的方法来制备石墨烯。

其中一种被广泛研究的方法是热解还原法。

热解还原法是在高温环境下将碳源如化学气相沉积法中常用的甲烷或乙烯分子裂解生成的原子碳沉积在铜基底上，形成石墨烯的方法。

该方法制备的石墨烯单层结构完美，质量高，且制备过程容易控制。

二、化学还原法化学还原法是在石墨烯氧化处理后通过还原方法还原成石墨烯的方法。

该方法的核心是还原剂的选择，常见的还原剂有水解生成的亚硫酸根离子和还原型石墨。

化学还原法具有成本低、操作简单、适用面广等优点，可通过改变还原方法和条件等来制备具有不同性质的石墨烯材料，为石墨烯的商业化应用提供了更多的选择。

三、石墨烯的应用展望石墨烯具有优异的导电性、热导率和力学性能，且具有极高的比表面积和与其他材料的卓越匹配性，因此在众多领域具有广泛的应用前景。

下面简要地介绍一些石墨烯的应用展望：1. 锂离子电池锂离子电池是目前最常用的电池之一，但其能量密度和循环寿命方面仍有待改进。

石墨烯的高导电性和高比表面积使其成为一种理想的锂离子电池电极材料。

石墨烯/硅复合材料也是一种备受关注的电极材料，可提高电极的容量和循环寿命，推动锂离子电池的发展。

2. 光伏材料石墨烯具有极高的光吸收能力和光吸光系数，因此被认为是一种非常有前途的光伏材料。

石墨烯可以用于太阳能电池的导电层、防反射层和透明导电薄膜等部分，提高太阳能电池的效率和稳定性。

还原法制备石墨烯的研究概况

还原剂进行还原抑制团聚。自２００９年还原剂法的研究热点转变为寻找一种绿色、环保的还原剂和石墨烯的功能化等角度。如ＣＮ１０１６０２５０４Ａ采用抗坏血酸为还原剂制备出可稳定分散的单层石墨烯水溶液。ＣＮ１０１８７５４９１Ａ基于茶多酚，绿茶汁为还原剂：ＣＮ１Ｏ１７７４５７５Ａ以尿素为还原剂获得具有高导电率的石墨烯：而ＫＲ１０ — ２０１０ — ０１３６５７６Ａ将氧化石墨烯膜放置于氨溶液中或放置于Ｈ下吹扫还原制备石墨烯膜。Ｗ０２０１１／１５９９２２Ａ２则公开了还原剂的种类为氨水、氢氧化钾、联二苯钾、联二苯锂、联二苯钠或其上的组合。ＣＮ１０１９４１６９３Ａ以
胺等。
如ＣＮ１０３６４１１０４Ａ将氧化后的石墨通过超声剥离形成氧化石墨烯；再加入水合肼、ＮａＢＨ４或强碱进行还原得到石墨烯。多种表征手段研究表明上述石墨烯仍然存在较明显的团聚现象，而先对氧化石墨剥离有助于进一
微波是指频率为（３ｘ１０８－３ｘ１０ｕ）Ｈｚ的电磁波，微波加热是指高频交变电场的场能通过微波改变介质中极性分子极性排列取向，该过程造成分子的运动和相互摩擦从而产生热量，使介质温度不断升高，辐射还原法的机
ห้องสมุดไป่ตู้
理是辐射瞬间高温导致部分含氧官能团的去除，生成了ＣＯ：和水蒸气，并起进入到ＧＯ片层间致使ＧＯ片层的剥离并还原。如ＣＮ１０１５５９９４１Ａ在溶液状态下利用超声实现氧化石墨层与层之间剥离，再经过一定剂量的电子束辐照将氧化石墨还原得到石墨烯纳米材

氧化还原法制备石墨烯的方法概述分析

毕业论文题目：氧化还原法制备石墨烯的方法概述学院：专业：毕业年限：学生姓名：学号：指导教师：目录摘要 (2)关键词 (2)Abstract (2)Key words (2)I前言 (3)Ⅱ氧化还原法制备石墨烯 (3)2.1氧化石墨（GO）的制备 (4)2.1.1Brodie法 (5)2.1.2Staudenmaier法 (6)2.1.3Hummers法 (6)2.2氧化石墨（GO）的还原 (6)2.2.1热还原法 (6)2.2.2溶剂热还原 (7)2.2.3光照还原. (7)2.2.4化学液相还原 (7)Ш展望 (9)参考文献 (10)致谢 (13)氧化还原法制备石墨烯的方法概述摘要：近年来 , 石墨烯以其独特的结构和优异的性能, 在化学、物理和材料学界引起了广泛的研究兴趣。

人们已经在石墨烯的制备方面取得了积极的进展, 为石墨烯的基础研究和应用开发提供了原料保障。

本文大量引用近年来最新参考文献 , 综述了用氧化还原法制备石墨烯，并对它的发展前景进行了展望！关键词：氧化石墨，石墨烯 , 氧化还原法The Summarize of oxidation-reduction method for grapheneShaoqing Ma , Zhongai Hu(Northwest normal university, chemical engineering college, lanzhou, 730070)Abstract :In recent years, graphene with its unique structure and the outstanding performance, caused wide interests in the chemical, physical and material fields. People have made positive progress in the preparation of graphene,and have provided raw material guarantee for graphene of basic research and application development. This paper largely applied the latest references in recent years , reviewed the legal system with oxidation-reduction method for graphene and presented the development prospects.Key words : graphite oxide, graphene, oxidation-reduction methodI前言Partoens 等[1]研究发现 , 当石墨层的层数少于 10 层时 , 就会表现出较普通三维石墨不同的电子结构。

石墨烯研究总结报告(一)

石墨烯研究总结报告（一）引言概述:石墨烯作为一种新型二维材料，具有出色的电子、光学和力学性能，引起了广泛的研究兴趣。

本文通过梳理相关文献，对石墨烯的研究进展进行总结，以期为石墨烯的应用开发和进一步研究提供参考。

正文：一、石墨烯的制备方法1. 机械剥离法2. 化学气相沉积法3. 液相剥离法4. 氧化石墨烯还原法5. 其他新型制备方法的研究进展二、石墨烯的物理性质研究1. 石墨烯的带电输运性质2. 石墨烯的光学特性3. 石墨烯的力学性能4. 石墨烯的热导率研究5. 石墨烯的磁性研究三、石墨烯的化学功能化1. 石墨烯的表面修饰\ta. 按照种类分类\tb. 按照表面修饰方法分类2. 石墨烯复合材料的研究进展\ta. 石墨烯在聚合物复合材料中的应用 \tb. 石墨烯在金属基复合材料中的应用 \tc. 石墨烯在陶瓷基复合材料中的应用四、石墨烯的生物应用研究1. 石墨烯在生物传感器中的应用\ta. 生物传感器制备方法研究\tb. 石墨烯在DNA传感器中的应用\tc. 石墨烯在蛋白质传感器中的应用2. 石墨烯在药物传输和治疗中的应用\ta. 载药石墨烯的制备方法\tb. 石墨烯在癌症治疗中的应用\tc. 石墨烯在抗菌治疗中的应用五、石墨烯的应用前景展望1. 石墨烯在电子器件中的应用前景2. 石墨烯在能源领域中的应用前景3. 石墨烯在环境保护中的应用前景4. 石墨烯在医疗领域中的应用前景5. 石墨烯在材料领域中的应用前景总结：通过对石墨烯的制备方法、物理性质研究、化学功能化以及生物应用研究的详细梳理，我们可以看出石墨烯具有广泛的应用潜力。

虽然石墨烯的应用仍面临一些挑战，但可以预见，随着研究的深入和技术的进步，石墨烯将在各个领域发挥重要作用，并成为未来材料研究的热点之一。

氧化石墨烯的化学还原方法与机理研究进展

第４８卷２０２０年７月第７期第２４－３５页材　料　工　程ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｏｌ．４８Ｊｕｌ．２０２０Ｎｏ．７ｐｐ．２４－３５氧化石墨烯的化学还原方法与机理研究进展Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｏｆｃｈｅｍｉｃａｌｒｅｄｕｃｔｉｏｎｇｒａｐｈｅｎｅｏｘｉｄｅ郭建强１，２，３，李炯利１，２，３，梁佳丰１，２，李　岳１，２，朱巧思１，２，王旭东１，２，３（１中国航发北京航空材料研究院，北京１０００９５；２北京石墨烯技术研究院有限公司，北京１０００９４；３北京市石墨烯及应用工程技术研究中心，北京１０００９５）ＧＵＯＪｉａｎｑｉａｎｇ１，２，３，ＬＩＪｉｏｎｇｌｉ１，２，３，ＬＩＡＮＧＪｉａｆｅｎｇ１，２，ＬＩＹｕｅ１，２，ＺＨＵＱｉａｏｓｉ１，２，ＷＡＮＧＸｕｄｏｎｇ１，２，３（１ＡＥＣＣＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＭａｔｅｒｉａｌｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９５，Ｃｈｉｎａ；２ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｒａｐｈｅｎｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９４，Ｃｈｉｎａ；３ＢｅｉｊｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｒｅｏｆＧｒａｐｈｅｎｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９５，Ｃｈｉｎａ）摘要：石墨烯物理性能优异，自被发现以来迅速引起了国内外研究者的广泛关注。

石墨烯的批量生产是实现石墨烯材料应用的前提，由于氧化石墨烯具有丰富的含氧官能团，便于化学改性，生产成本低、可规模化生产，化学还原氧化石墨烯成为目前大批量制备石墨烯材料最常用的方法之一。

至今已经有数十种化学还原氧化石墨烯的方法被报道，还原效果千差万别，还原机理也尚未定论。

本文梳理了氧化石墨烯的主要化学还原方法，从关键反应基团的角度进行了归纳总结，论述了它们的优缺点；分析了多种氧化石墨烯的还原机理，提出氧化石墨烯化学还原的本质是羟基还原同时形成碳碳双键的过程。

乙二胺还原法制备纳米石墨烯

乙二胺还原法制备纳米石墨烯一、本文概述纳米石墨烯，作为一种新兴的二维纳米材料，因其独特的电学、力学和热学性能，在能源、电子、生物医学等领域展现出巨大的应用潜力。

然而，如何高效、经济地制备高质量纳米石墨烯一直是科研领域的研究热点。

在众多制备方法中，乙二胺还原法以其操作简便、条件温和、成本较低等优点，受到了广泛关注。

本文旨在详细介绍乙二胺还原法制备纳米石墨烯的过程，包括实验原理、材料准备、操作步骤、实验结果分析以及该方法的优缺点评估，以期为相关领域的研究人员提供有益的参考。

通过本文的阅读，读者可以了解到乙二胺还原法制备纳米石墨烯的基本原理和实验步骤，掌握实验过程中的关键技术和注意事项，对实验结果进行深入分析，并对该方法的优缺点进行客观评估。

本文还将对乙二胺还原法制备的纳米石墨烯的性能进行表征，以便读者更好地了解其在不同领域的应用前景。

二、纳米石墨烯的制备技术概述纳米石墨烯，作为一种新兴的二维纳米材料，因其出色的电学、热学和力学性能，受到了科研人员和工业界的广泛关注。

目前，制备纳米石墨烯的方法众多，其中包括化学气相沉积（CVD）、氧化还原法、机械剥离法、碳化硅热解法和乙二胺还原法等。

每种方法都有其独特的优点和适用场景。

乙二胺还原法作为其中的一种，以其操作简便、成本低廉和可大规模生产的潜力，成为了近年来研究的热点。

该方法主要利用乙二胺作为还原剂，通过一系列的化学反应，将氧化石墨烯（GO）还原为石墨烯，并进一步控制其尺寸至纳米级别。

乙二胺还原法可以在较低的温度下进行，避免了高温处理可能导致的石墨烯结构破坏，从而得到质量更高的纳米石墨烯。

乙二胺还原法制备纳米石墨烯的过程一般包括：氧化石墨烯的制备、乙二胺还原、洗涤和干燥等步骤。

通过合适的氧化方法制备出氧化石墨烯；然后，在适当的条件下，利用乙二胺对氧化石墨烯进行还原，使其恢复石墨烯的共轭结构；接着，通过洗涤去除多余的乙二胺和反应副产物；通过干燥得到纳米石墨烯粉末。

石墨烯氧化物复合材料的制备与应用研究

石墨烯氧化物复合材料的制备与应用研究一、引言石墨烯是一种二维的碳材料，具有特殊的物理和化学性质，被广泛研究和应用。

然而，纯石墨烯在一些特定领域应用上存在一定的限制，比如其自身的高导电性和亲水性。

为了克服这些限制，研究者开始探索将石墨烯与氧化物进行复合的方法，以形成石墨烯氧化物复合材料。

二、石墨烯氧化物复合材料的制备方法石墨烯氧化物复合材料的制备方法有很多种，下面介绍其中几种常见的方法。

1. 化学还原法化学还原法是一种常用的制备石墨烯氧化物复合材料的方法。

该方法通过将石墨烯氧化物溶液与还原剂反应，将氧化物还原为石墨烯，并与石墨烯形成复合材料。

该方法简单易行，制备的复合材料具有优良的导电性和机械性能。

2. 热还原法热还原法通过将石墨烯氧化物置于高温条件下，使氧化物分解并还原为石墨烯。

该方法制备的复合材料具有较高的结晶度和热稳定性，适用于一些高温环境下的应用。

然而，由于制备过程中需要较高的温度，且对设备要求较高，该方法的应用受到了一定的限制。

三、石墨烯氧化物复合材料的应用研究石墨烯氧化物复合材料在众多领域具有广泛的应用价值。

以下将介绍一些常见的应用领域。

1. 电子器件石墨烯氧化物复合材料在电子器件领域具有广泛的应用前景。

由于石墨烯具有优异的导电性能，将其与氧化物复合后可以提高材料的导电性能。

这使得复合材料在柔性电子、超级电容器和柔性太阳能电池等领域发挥重要作用。

2. 传感器石墨烯氧化物复合材料在传感器领域也具有重要的应用价值。

复合材料的高导电性和特殊的化学性质使其成为理想的传感器材料。

石墨烯氧化物复合材料可以用于气体传感器、光传感器和生物传感器等各种类型的传感器。

3. 催化剂石墨烯氧化物复合材料在催化剂领域的应用也备受关注。

复合材料具有大比表面积和高导电性，能够提供更多的活性位点和电子传递通道，从而提高催化剂的催化性能。

石墨烯氧化物复合材料在电化学催化、催化剂载体等方面具有广泛的应用前景。

四、石墨烯氧化物复合材料的挑战与展望石墨烯氧化物复合材料的研究仍然处于初级阶段，还面临许多挑战。

水合肼还原氧化石墨烯的研究

水合肼还原氧化石墨烯的研究一、本文概述随着纳米科学技术的飞速发展，石墨烯作为一种新型的二维碳纳米材料，因其独特的物理和化学性质，如优异的电导性、高热稳定性和大的比表面积，在能源、电子、生物医学等领域具有广泛的应用前景。

然而，石墨烯的广泛应用往往要求其具有良好的水溶性，而原始的石墨烯因其疏水性很难在水溶液中均匀分散。

因此，如何有效地将石墨烯氧化并还原为水溶性良好的氧化石墨烯，一直是科研工作者关注的焦点。

水合肼作为一种强还原剂，具有还原效率高、反应条件温和、产物纯度高等优点，因此在石墨烯的还原过程中具有广阔的应用前景。

本文旨在探讨水合肼还原氧化石墨烯的过程，包括反应机理、影响因素、反应动力学以及产物的结构和性能表征等方面。

通过系统地研究水合肼还原氧化石墨烯的过程，我们期望能够为石墨烯的大规模制备和应用提供理论支持和实验依据，同时也为其他碳纳米材料的还原提供有益的参考。

本文首先简要介绍了石墨烯的基本性质和应用前景，然后重点阐述了水合肼还原氧化石墨烯的研究现状和发展趋势。

接着，详细描述了实验所用的材料、设备和方法，包括氧化石墨烯的制备、水合肼还原过程的实验操作、产物的表征方法等。

在此基础上，我们对实验结果进行了深入的分析和讨论，探讨了水合肼还原氧化石墨烯的最佳工艺条件、反应机理以及产物的结构和性能。

总结了本文的主要研究内容和成果，并对未来的研究方向进行了展望。

二、文献综述氧化石墨烯（Graphene Oxide，GO）是一种二维的碳纳米材料，因其独特的电子、光学和力学性质，在能源、环境、生物医学等领域具有广泛的应用前景。

然而，氧化石墨烯的进一步应用往往依赖于其表面官能团的还原，以便恢复其共轭结构和提高电导率。

水合肼（N₂H₄·H ₂O）作为一种强还原剂，已被广泛应用于氧化石墨烯的还原过程。

在早期的文献中，科学家们主要关注水合肼还原氧化石墨烯的反应条件和产物性质。

例如，等[1]在℃下使用水合肼还原GO，发现随着反应时间的延长，GO的含氧量逐渐降低，电导率逐渐提高。

石墨烯的制备(一)：氧化-还原法

高温-较低温’’反应过程。实验现象：1 原始石墨与浓硫酸混合呈现墨黑色、2 加入高锰酸钾后变成墨绿色、3 加热反应后变成深褐色、4 样品溶入水中呈深棕色、5 经过双氧水处理后呈橙黄色，6 样品经过离心洗涤、超声剥离、干燥研磨处理后得到样品 F1-3:GO-120。
2.3.F2-1:GO-72 的制备实验
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石墨烯的制备(一) ：氧化-还原法
2015.10
4.1.2.GO 的 FT-IR 表征
图 13 不同 GO 的 FT-IR 图谱
从图 13 可以看出， 5 个样品在 3426cm-1 处都出现一个较宽的吸收峰，其中 F1-2-2:GO-48、 F1-2-2:GO-120 和 F2-1:GO-72 的峰较强，这主要是由于-OH 的伸缩振动引起的；5 个样品在 1617cm−1 处的吸收峰可能是 C-OH 的弯曲振动吸收峰； F1-2-2:GO-120 在 1725cm−1 处出现的较强的吸收峰为羧基上的 C=O 伸缩振动峰；5 个样品在 1076cm−1、1389cm−1 的峰为 C-O-C、 C-O 的振动吸收峰，但峰形很弱，表明 C-O-C 基团很少；另外，1617cm-1 和 1389cm-1 处振动吸收峰的共同出现，对应的是水分子的变形振动吸收峰，说明样品中有水分子的存在，这也说明样品中的水分子很难去除；综上所述，可得知所制备的氧化石墨烯主要含有 OH 、 -COOH、C-O-C、-C=O 四种官能团。
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石墨烯的制备(一) ：氧化-还原法
2015.10
4.1.3.3.F1-3:GO-120
图 16 F1-3:GO-120 的 AFM 图谱

石墨烯／纳米银复合材料的制备及应用研究进展

石墨烯／纳米银复合材料的制备及应用研究进展综述了石墨烯/纳米银复合材料的制备方法及应用，讨论了其在导电、导热和生物医学等方面的应用，展望了石墨烯/纳米银复合材料的研究方向和发展前景。

标签：石墨烯；复合材料；纳米银；制备及应用石墨烯作为一种由单层单质原子组成的六边形结晶碳材料，其特殊性能的应用一直是近几年研究的重点。

但是石墨烯的生产效率低，需经常将其进行改性，达到以较少的添加量获得更好性能的目的。

其中，纳米银的出现在一定程度上扩大了石墨烯在导电[1]，导热方面的应用。

而且纳米银的生产效率高，很好地解决了石墨烯/纳米银的生产问题，为石墨烯在诸多技术领域的应用拓展了空间[2]。

金属粒子由于含有自由移动的电子和极大的比表面积，在导电性和导热性方面有着出色的表现。

而纳米银颗粒，纳米银棒，纳米银线则可以在复合基体中形成网络通路，提高材料的导电性和导热性。

1 石墨烯/纳米银复合材料的制备方法目前，石墨烯掺杂纳米银复合材料可以根据纳米银的形貌特征分为石墨烯/纳米银颗粒复合材料和石墨烯/纳米银线复合材料。

纳米银的加入使得石墨烯复合材料的导电性和导热性以及石墨烯的表面硬度均得到了提高[3]。

1.1 机械共混法机械共混法可分为搅拌法和熔融共混法。

刘孔华[4]利用搅拌法制备得到石墨烯/纳米银线杂化物，在50 ℃下搅拌，升温至210 ℃，最后降至常温得到石墨烯/纳米银线杂化物。

熔融共混法是利用密炼机或者挤出机的高温和剪切作用力下将石墨烯、纳米银和基材熔融后，共混得到石墨烯/纳米复合材料。

该方法用途广泛，适用于极性和非极性聚合物和填料的共混。

并且纳米银的烧结温度在180 ℃，对于纳米银颗粒可以烧结形成一定规模的网络结构。

此方法制备的复合材料所需时间短，且纳米银线是单独制备，所以可以单独控制纳米银线的长度和长径比。

但是由于是机械共混，纳米银在石墨烯材料中的分散性不是很好，且容易发生团聚，达不到形成大量网络结构的目的。

1.2 化学还原法化学还原法是目前比较常见的将金属纳米粒子附着在石墨烯表面的方法。

化学还原石墨烯的制备、组装及电化学性能研究

化学还原石墨烯的制备、组装及电化学性能研究【摘要】：石墨烯是由sp2杂化的C组成,具有单原子层厚度的二维碳材料。

从2004年被Geim等科学家发现以来,由于其极好的机械强度、超高的载流子速率和热导率,激发了理论和实验科学家们极大的研究兴趣,在电子学、复合物、催化、能源储存等领域得到广泛应用。

目前,化学还原氧化石墨烯被认为是一种操作简单、成本低、可大量制备石墨烯的有效方法,寻求安全、高效、环保的还原剂并研究其还原机理仍然是研究的一个热点问题。

另外,将石墨烯分散在水中容易发生不可逆的团聚。

因此,通过控制形貌、化学掺杂和化学腐蚀可以有效调控石墨烯的性质,拓展其应用领域。

本论文,基于石墨烯的材料化学,对石墨烯的制备、掺杂、组装和电化学性能进行了系统的研究。

主要内容和结果如下：(1)在低于200℃的温度下,以甲醛、甲酸为还原剂,将氧化石墨烯(GO)与还原剂蒸气反应(气相反应)或者与液态还原剂进行溶剂热反应(液相反应),分别研究了还原剂用量,还原温度和还原时间对化学还原石墨烯(rGOs)电导率的影响,并通过X-射线衍射(XRD),X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱进行表征和分析。

实验结果表明：当气相反应的最佳还原温度为150℃,而液相反应的最佳还原温度为175℃时,GO得到最大程度的还原。

当反应时间增加到24h,气相反应制备的rGOs的氧原子百分含量明显增加,而液相反应制备的rGOs的氧原子百分含量增加不明显,甚至有减少的趋势。

而且,石墨烯电导率与其所含的C、O原子比有一定的关系。

(2)分别以羟胺和盐酸羟胺作为还原剂和N掺杂剂,与GO进行溶剂热反应制备N掺杂的石墨烯水凝胶(NGHs),并通过扫描电子显微镜、XRD、XPS、拉曼光谱对样品进行表征。

在25%KOH电解液中,采用两电极法测试基于NGHs的超级电容器电容性能。

实验结果表明：NGHs的形貌、电导率和N掺杂量受还原剂种类和用量、反应温度、反应时间的影响。

石墨烯光学性质及其应用研究进展

石墨烯光学性质及其应用研究进展一、本文概述石墨烯，作为一种新兴的二维纳米材料，自2004年被科学家首次成功剥离以来，便以其独特的物理和化学性质引起了全球范围内的广泛关注。

特别是其光学性质，如强烈的光吸收、独特的电子结构和可调谐的光学响应等，使得石墨烯在光电子器件、太阳能电池、光电探测器、传感器等领域展现出巨大的应用潜力。

本文旨在综述近年来石墨烯光学性质的研究进展，并探讨其在各领域的应用前景。

我们将简要介绍石墨烯的基本结构和光学性质；然后，我们将重点综述石墨烯在光学领域的应用研究，包括但不限于光电子器件、太阳能电池、光电探测器等；我们将展望石墨烯光学性质的研究趋势和应用前景，以期为该领域的发展提供参考和启示。

二、石墨烯的光学性质石墨烯，作为一种二维的碳纳米材料，自其被发现以来，就因其独特的物理和化学性质而备受关注。

其中，石墨烯的光学性质尤为引人注目，为其在光电子器件、光电探测器、太阳能电池等领域的应用提供了广阔的前景。

石墨烯具有极高的光学透明度，单层石墨烯在可见光至红外波段内，透光率高达7%，这使得石墨烯成为透明电极的理想材料。

石墨烯还具有优异的导电性，其载流子迁移率极高，可在高速光电器件中发挥巨大作用。

石墨烯的特殊光学性质还表现在其独特的光与物质相互作用上。

由于石墨烯中的电子在强光场下可以被激发形成等离激元，这使得石墨烯在光调制、光探测等方面展现出独特的优势。

通过调控石墨烯中的等离激元，可以实现光的高效吸收和调制，为光电子器件的小型化和集成化提供了可能。

近年来，研究者们还发现了石墨烯在非线性光学领域的潜在应用。

石墨烯的非线性光学响应强烈，可以在强光激发下产生显著的非线性效应，如光学双稳态、光学限制等。

这些非线性光学性质使得石墨烯在超快光开关、全光信号处理等领域具有巨大的应用潜力。

石墨烯凭借其独特的光学性质，在光电子领域的应用前景广阔。

未来随着石墨烯制备技术的不断发展和完善，其在光电器件、光电探测器、太阳能电池等领域的应用将会更加深入和广泛。