功能化石墨烯片的表面性能调控

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多功能可调谐太赫兹石墨烯超表面

多功能可调谐太赫兹石墨烯超表面1. 引言1.1 研究背景太赫兹波是指频率介于100 GHz至10 THz之间的电磁波，具有穿透力强、非电离性、对生物体无害等特点，因此在通信、成像、安全检测等领域具有广泛应用前景。

然而，太赫兹波在传输和控制过程中存在着一系列技术挑战，其中之一就是如何有效调控太赫兹波信号的传播和传感性能。

石墨烯是一种由碳原子单层构成的二维晶体材料，具有优异的电学、热学和光学性能，被广泛研究和应用于光电子器件、传感器等领域。

近年来，研究人员发现将石墨烯与太赫兹技术相结合，可以制备出一种具有多功能可调谐性能的太赫兹石墨烯超表面。

这种超表面不仅可以有效调控太赫兹波信号的传播与传感性能，还具有优异的多功能性能，为太赫兹技术的应用提供了新的解决方案。

因此，研究太赫兹石墨烯超表面具有重要的科学意义和应用价值。

本文将对太赫兹石墨烯超表面的制备方法、特性分析、多功能性能研究以及在通信和成像领域的应用进行深入探讨，为未来太赫兹技术的发展提供有力支持与引导。

1.2 研究意义多功能可调谐太赫兹石墨烯超表面则是将石墨烯与超表面结合，通过控制石墨烯的电学性质来实现太赫兹波的调控。

这种新型材料不仅能够在太赫兹波段实现频率调谐，还能够实现极化控制、波束整形和波束聚焦等功能。

研究多功能可调谐太赫兹石墨烯超表面具有重要的意义。

这种材料的制备和应用可以推动太赫兹领域的技术发展，提高太赫兹波在通信、成像等领域的应用效率和性能。

多功能性的研究将拓展太赫兹石墨烯超表面的应用领域，促进更多领域的技术创新。

这种材料的研究对于推动石墨烯材料在电磁波调控领域的应用也具有重要的推动作用。

研究多功能可调谐太赫兹石墨烯超表面的意义重大，并具有广阔的发展前景。

2. 正文2.1 太赫兹石墨烯超表面的制备方法太赫兹石墨烯超表面的制备方法是一项复杂而精密的工艺过程，需要经过多步骤才能实现。

需要准备高质量的石墨烯材料作为基底，通常采用化学气相沉积或机械剥离法获取单层石墨烯。

探析石墨烯的表面改性及其在涂层中的应用

探析石墨烯的表面改性及其在涂层中的应用石墨烯是由一层厚度仅为一个原子的碳原子构成的二维材料。

由于其具有极高的导电性、热传导性、机械强度和化学稳定性，石墨烯有着广泛的应用潜力。

石墨烯的应用受到了其本身表面性质的限制。

为了改善石墨烯的表面性质，需要对其进行表面改性。

表面改性后的石墨烯可以用于涂层材料中，提高涂层的性能和功能。

石墨烯的表面改性主要包括化学修饰和物理修饰两种方法。

化学修饰是通过在石墨烯表面引入化学官能团来改变其表面性质。

常见的化学修饰方法包括氧化、硝化、氯化、磺酸化等。

这些化学修饰可以引入不同的官能团，如羟基、羧基、氯基等，从而改变石墨烯的表面化学性质。

经氧化修饰后的石墨烯表面变得亲水性增强，可以提高涂层的附着力和耐腐蚀性。

物理修饰是通过在石墨烯表面引入微纳米结构来改变其表面形貌和结构。

常见的物理修饰方法包括机械剥离、熔炼、电弧放电等。

这些物理修饰可以在石墨烯表面形成纳米结构，如纳米颗粒、纳米孔等，从而增加石墨烯的表面积和吸附性能。

经物理修饰后的石墨烯表面呈现出多孔结构，可以提高涂层对溶剂和颗粒的吸附能力。

将表面改性后的石墨烯应用于涂层中可以提升涂层的性能和功能。

表面改性后的石墨烯可以作为填料添加到涂层中，用于增加涂层的机械强度、导热性和阻隔性能。

其高导电性和高热传导性可以提高涂层的导电性和导热性，使涂层具有耐高温、防静电、阻燃等功能。

石墨烯表面改性后的亲水性增强，可以提高涂层的附着力和耐腐蚀性。

石墨烯的表面改性还可以通过控制其表面化学性质来实现对涂层中活性物质的选择性吸附和释放。

石墨烯表面引入特定的官能团后，可以吸附和释放特定的物质，从而在涂层中实现对有机溶剂、催化剂、药物等的选择性吸附和释放。

石墨烯材料在化学催化中的应用研究

石墨烯材料在化学催化中的应用研究石墨烯是一种由碳原子构成的二维晶体结构，具有出色的导电性和热导性，被广泛认为是一种具有巨大应用潜力的材料。

在过去的几年里，石墨烯在化学催化领域引起了广泛的关注和研究。

本文将探讨石墨烯材料在化学催化中的应用研究。

首先，石墨烯作为一种催化剂载体具有独特的优势。

由于其高度可调控的结构和表面特性，石墨烯可以作为催化剂的载体，提供更大的活性表面积和更好的反应条件。

石墨烯的高度导电性和热导性还可以促进反应的进行和传递，提高催化剂的效率。

因此，石墨烯被广泛应用于各种催化反应中，如氧气还原反应、氢氧化反应等。

其次，石墨烯本身也具有良好的催化性能。

石墨烯的特殊结构使其具有丰富的活性位点和较大的表面积，这些特性使得石墨烯具有出色的催化性能。

石墨烯可以用作催化剂，催化各种有机反应，如氧化、还原、羰基化等。

此外，石墨烯还可以通过调控其结构和表面性质来改变其催化性能，进一步提高其催化活性和选择性。

另外，石墨烯的复合材料也在化学催化中发挥着重要作用。

通过将石墨烯与其他材料进行复合，可以进一步提高催化剂的性能。

例如，石墨烯与金属纳米颗粒的复合材料可以用作高效的催化剂，用于氧化还原反应和有机合成等。

石墨烯与金属氧化物的复合材料也被广泛应用于催化氧化反应和光催化反应中。

这些复合材料不仅具有石墨烯的导电性和热导性，还具有其他材料的特性，从而实现了催化剂性能的进一步提升。

此外，石墨烯还可以通过功能化改性来增强其催化性能。

通过在石墨烯表面引入不同的官能团，可以调控其化学性质和表面活性，从而实现对催化反应的调控。

例如，将石墨烯与氮掺杂剂功能化，可以提高其催化氧还原反应的活性和选择性。

将石墨烯与硫掺杂剂功能化，则可以用于催化氢氧化反应等。

这些功能化改性的石墨烯材料在化学催化中具有广阔的应用前景。

总之，石墨烯材料在化学催化中具有广泛的应用潜力。

作为催化剂载体、催化剂本身或复合材料的组成部分，石墨烯都能够发挥出色的催化性能。

石墨烯在聚合物改性中的研究进展

石墨烯在聚合物改性中的研究进展一、石墨烯的结构特点石墨烯是由一层层的碳原子按照六角形的结构排列而成，形成了具有二维结构的材料。

石墨烯的晶格结构非常稳定，同时也呈现出了许多独特的性质。

石墨烯具有极高的导电性和热导性，是现有材料中最好的导电材料之一；石墨烯具有超高的拉伸强度和模量，是目前已知的最强硬的材料之一；石墨烯还具有极大的比表面积，对气体、溶液中的分子具有很强的吸附能力。

这些独特的结构特点赋予了石墨烯在聚合物改性中独特的优势和应用价值。

二、聚合物改性的技术手段1. 石墨烯增强聚合物复合材料的制备2. 石墨烯改性聚合物的界面调控石墨烯与聚合物之间的界面相互作用对于复合材料的性能起着至关重要的作用。

研究人员通过对石墨烯进行化学修饰，改善了石墨烯与聚合物的相容性，使其能够更好地与聚合物基体相互作用。

也有研究表明，通过在石墨烯表面引入功能化基团，可以提高石墨烯与聚合物的结合强度和界面附着力，从而有效地提升复合材料的性能。

3. 石墨烯的多功能应用除了作为填料材料外，石墨烯本身也具有多种功能，如光学、电磁、生物等功能。

研究人员还将石墨烯与其他功能性材料相结合，制备出了具有多种功能的石墨烯复合材料，如石墨烯纳米复合薄膜、石墨烯导电材料、石墨烯生物医用材料等。

这些多功能复合材料在光电子器件、生物医学领域等方面都具有广阔的应用前景。

四、研究现状及展望目前，石墨烯在聚合物改性领域的研究已经取得了许多重要的成果，但也面临着一些挑战。

石墨烯的制备和处理技术仍然比较复杂和昂贵，需要进一步降低成本，提高产量；石墨烯与聚合物的界面相容性和相互作用机制还不够清晰，需要进一步深入研究；石墨烯在复合材料中的应用还存在一些问题，如在工程应用中的大规模制备、稳定性和耐久性等方面需要进一步完善。

展望未来，随着石墨烯在聚合物改性中的研究逐渐深入，相信石墨烯基聚合物复合材料将会得到进一步的发展和应用。

未来的研究方向主要包括：石墨烯的大规模制备技术、石墨烯与聚合物的界面调控技术、石墨烯复合材料的性能优化等方面。

功能化石墨烯的制备及应用

功能化石墨烯的制备及应用石墨烯是一种由碳原子组成的一层厚的二维结构材料，具有高导电性、高导热性、超高比表面积、良好的机械性能和化学稳定性等优异特性，因而成为材料领域研究的热点和前沿。

为了实现石墨烯的工业化应用，需要针对其性质进行各种功能化修饰。

因此，本文将着重讨论以石墨烯为原材料的功能化修饰技术和应用。

一、石墨烯的制备技术石墨烯的制备技术可以分为机械剥离法、化学气相沉积法、化学还原法、物理气相沉积法和氧化石墨烯还原法等多种方法，其中机械剥离法和化学气相沉积法的应用最为广泛。

机械剥离法是将石墨材料通过力学剥离的方式制备石墨烯。

这种方法成本低廉，制备出的石墨烯品质较好，但是缺点也很明显，即杂质杂质多，生产成本高。

化学气相沉积法是利用金属或者金属化合物的催化作用，在高温的条件下将碳源分子分解产生石墨烯。

这种方法制备的石墨烯质量较好，生产效率也比较高，但是都要在特定高温高压及真空的条件下进行，对设备和技术要求较高。

二、石墨烯的功能化修饰技术石墨烯的功能化修饰主要是指针对石墨烯表面进行不同的化学修饰，以改变石墨烯的物理、化学性质。

主要包括氧化、还原、功能化、掺杂等多种方法。

1. 氧化石墨烯：将石墨烯表面的碳与氧作用结合，形成氧化石墨烯。

石墨烯的氧化可以在其表面形成和羟基、羧基、酮基等官能团，可以提高石墨烯与其他化学物质的响应性，也降低了其电导率。

氧化石墨烯的制备简单，但是对于石墨烯的电导性能和结构有一定的影响。

2. 还原石墨烯：将氧化石墨烯进行还原，可以恢复石墨烯的电学性质。

还原石墨烯还可以在石墨烯表面引入被还原的杂原子，进而实现对石墨烯各种性质的修饰。

3. 功能化石墨烯：通过引入不同的官能团和分子可以实现石墨烯的功能化。

功能化的目的是在石墨烯的表表面引入各种化学结构，改变石墨烯的性质，如增强机械性能、改变热学性质等。

常用官能团有COOH、OH、NH2等。

4. 掺杂石墨烯：通过引入异型原子或者化合物到石墨烯中实现对石墨烯的掺杂修饰，进而改变其电学性质、光学性质、磁学性质等。

石墨烯表面处理技术

石墨烯表面处理技术石墨烯表面处理技术是一种对石墨烯进行化学修饰和功能化的方法，可以改变石墨烯的特性和应用范围。

石墨烯作为一种二维材料，具有优异的电学、热学和力学性能，因此在能源存储、传感器、电子器件等领域具有广泛的应用前景。

然而，石墨烯的应用受到其本身的特殊结构和化学惰性的限制，需要通过表面处理来改善其性能和功能。

石墨烯表面处理技术主要包括物理和化学两种方法。

物理方法包括机械剥离、离子注入和高温退火等，可以改变石墨烯的形貌和结构。

化学方法则通过在石墨烯表面引入不同的官能团，改变其化学性质和功能。

在物理方法中，机械剥离是一种常用的制备石墨烯的方法。

通过在石墨晶体表面施加机械力，可以使石墨晶体层层剥离，最终得到单层的石墨烯。

这种方法简单易行，但是得到的石墨烯质量和尺寸有限。

离子注入则是通过将离子加速到高能量，使其撞击到石墨烯表面，从而改变石墨烯的性质。

高温退火则是将石墨烯加热到高温，使其分子间的键重新排列，修复石墨烯的结构缺陷。

化学方法中，最常用的是氧化石墨烯（GO）的还原。

氧化石墨烯是一种将石墨烯表面引入氧官能团的方法，可以增加石墨烯的亲水性和分散性。

通过还原氧化石墨烯，可以去除氧官能团，得到还原石墨烯（rGO）。

rGO具有良好的导电性和机械性能，可以用于电子器件和储能材料。

此外，还可以通过在石墨烯表面引入其他官能团，如氨基、羟基等，来赋予石墨烯特定的性质和功能。

石墨烯表面处理技术可以改变石墨烯的物理性质和化学活性，从而扩展其应用领域。

例如，在电子器件方面，通过在石墨烯表面引入氧化物或金属纳米颗粒，可以制备石墨烯场效应晶体管和石墨烯超级电容器。

在储能材料方面，将石墨烯表面进行氮掺杂或磷掺杂，可以提高其储能性能，用于制备超级电池和超级电容器。

此外，石墨烯表面处理技术还可以用于制备石墨烯基传感器，通过在石墨烯表面引入特定的官能团，实现对特定气体或化学物质的高灵敏检测。

石墨烯表面处理技术是一种对石墨烯进行化学修饰和功能化的方法，可以改变石墨烯的性质和功能，扩展其应用领域。

石墨烯的功能化研究进展石墨烯自2004年被英国曼彻斯特大学的教授

石墨烯的功能化研究进展石墨烯自2004年被英国曼彻斯特大学的教授安德烈•海姆等报道后，以其独特的性能引起了科学家的广泛关注，被预测在许多领域引起革命性变化。

但石墨烯在应用方面，还面临着一个重要的挑战，就是如何实现其可控功能化。

为了充分发挥其优良性质，必须对石墨烯进行有效的功能化。

功能化是实现石墨烯分散、溶解和成型加工的最重要手段。

因此本文将重点介绍石墨烯非共价键、共价键、及掺杂功能化领域的最新进展，并对今后石墨烯功能化的研究方向进行了展望。

一、石墨烯非共价键功能化1．一相互作用石墨烯中的碳原子通过sp杂化形成高度离域的n电子，这些n 电子与其它具有大n共轭结构物质可通过一相互作用相结合，使石墨烯实现良好的分散，此方法在石墨烯的非共价键功能化中应用最为普遍。

She 等研究了石墨烯与聚苯乙烯基体在熔融状态下的相互作用，研究发现这两种物质的相互作用明显增强，其归因于在熔融状态下石墨烯与聚苯乙烯强的相互作用，从而为大量制备这种复合物提供了条件。

进一步研究发现，这种复合物在一些溶剂中表现出良好的溶解性，并且复合物中的苯乙烯链可以有效防止石墨烯薄片聚集，表现出均匀的分散性和优异的电性能。

Zhang 等通过—作用制备了多壁碳纳米管与氧化石墨烯的复合物。

他们将碳纳米管与氧化石墨烯超声混合后，离心去除少量不溶物就得到稳定存在的复合物溶液。

2．亲分子与石墨烯之间的相互作用双亲分子在溶液表面能定向排列，它的分子结构中一端为亲水基团，一端为憎水基团。

表面活性剂与石墨烯结合时，它的憎水基团与石墨烯会通过疏水作用相结合，另一端暴露在外面与水亲和，因此石墨烯就会通过与表面活性剂的结合而溶于水中。

魏伟等, 通过测试石墨烯分散液的吸光度，比较了几种表面活性剂分散石墨烯的能力。

经研究发现聚乙烯吡咯烷酮这种“色” 、低成本的表面活性剂，具有很好的分散能力。

通过提高聚乙烯毗咯烷溶液浓度，可以得到浓度高达1．3mg ／mL 的石墨烯分散液，这种高浓度石墨烯分散液可以在气液界面自组装得到石墨烯膜，这种无支撑石墨烯膜具有平整的表面和规则的结构，在很多领域都有良好的潜在应用价值。

石墨烯的功能化改性及应用研究

石墨烯的功能化改性及应用研究石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维材料，具有出色的物理、化学和机械性能。

自2004年被成功分离以来，石墨烯在能源、材料、生物医学等领域的应用引起了广泛。

然而，石墨烯的化学稳定性、生物相容性以及在水溶液中的分散性等问题限制了其广泛应用。

因此，对石墨烯进行功能化改性具有重要的实际意义。

功能化改性是提高石墨烯应用性能的有效途径。

改性的方法主要包括氧化、还原、官能团化、共价键合等。

通过这些方法，可以改变石墨烯的表面性质、水溶性、分散性等，以满足不同应用场景的需求。

氧化石墨烯是一种常见的石墨烯衍生物，通过在石墨烯表面引入羟基、羧基等基团，提高其水溶性和分散性。

还原氧化石墨烯则是在氧化石墨烯的基础上，通过还原剂将氧化基团还原为氢基团，以恢复石墨烯的导电性能。

官能团化石墨烯是通过化学反应在石墨烯表面引入特定官能团，如氨基、巯基等。

这些官能团可以与其它分子或离子反应，实现对石墨烯功能的进一步拓展。

共价键合则是通过在石墨烯表面引入功能化的基团，实现与其他分子或材料的键合。

经过功能化改性后，石墨烯在各个领域的应用研究得到了广泛开展。

在电子领域，功能化石墨烯可用于制作透明导电膜、场效应晶体管、储能器件等。

在纳米制备领域，功能化石墨烯可用于制备纳米药物、纳米催化剂、纳米传感器等。

在复合材料领域，功能化石墨烯可用于增强金属、陶瓷、高分子等材料，提高其力学、电磁、热学等方面的性能。

功能化石墨烯在能源、生物医学等领域也有广泛的应用前景。

尽管石墨烯的功能化改性和应用研究已经取得了显著的进展，但仍存在许多问题需要进一步探讨。

功能化改性的方法需要进一步完善，以提高石墨烯的性能和稳定性。

石墨烯的大规模制备和分离仍然是亟待解决的问题，需要开发更为高效和经济的方法。

石墨烯的生物相容性和生物活性需要进一步研究，以拓展其在生物医学领域的应用范围。

本文介绍了石墨烯的功能化改性及其应用研究。

通过氧化、还原、官能团化和共价键合等方法，可以改善石墨烯的性能和应用范围。

多功能可调谐太赫兹石墨烯超表面

多功能可调谐太赫兹石墨烯超表面石墨烯是一种新颖的二维材料，由碳原子单层构成，具有出色的导电性、热导性和机械性能。

这些独特的特性使得石墨烯在多个领域具有广泛的应用前景，包括电子学、光学、传感器和能源存储等方面。

近年来，研究人员发现，通过对石墨烯进行微观结构设计和控制，可以创造出一种名为太赫兹石墨烯超表面的新型材料，具有多功能可调谐的特性，展现出了巨大的研究和应用潜力。

太赫兹波段是指电磁波频率介于红外光和微波之间的一段频段，具有很多在生物医学、通信、安全检测以及图像处理等方面的应用价值。

太赫兹波段的研究和应用一直受限于传统材料的特性，而石墨烯超表面的出现为太赫兹技术的进一步发展提供了新的可能性。

太赫兹石墨烯超表面是一种由石墨烯和微结构纳米天线构成的复合材料，其特性主要由石墨烯基板的电学和磁学响应以及微结构的尺寸和几何形状共同决定。

这种材料不仅能够实现太赫兹波段的调谐和调制，还具有光学透过率高、表面等离振荡增强、极化控制等特性。

多功能可调谐是太赫兹石墨烯超表面的重要特点之一。

对于太赫兹波段的调制和控制，传统的材料和结构存在一定的局限性，而太赫兹石墨烯超表面通过调控石墨烯基板的电学和磁学性质，可以灵活地调谐太赫兹波段的传输特性。

研究表明，通过改变石墨烯基板的电化学氧化还原反应，可以调节石墨烯的电导率和介电常数，从而实现太赫兹波段的频率调谐和相位调制。

太赫兹石墨烯超表面的微结构设计也可以通过控制微结构的尺寸和排列方式，实现太赫兹波段的色散调节和波束操控。

这种多功能可调谐的特性使得太赫兹石墨烯超表面在太赫兹技术和设备中具有广泛的应用前景，可以应用于太赫兹成像、传感、无线通信和天线技术等领域。

太赫兹石墨烯超表面也面临着一些挑战和问题。

目前太赫兹石墨烯超表面的制备和加工工艺尚不够成熟，导致材料的稳定性和可靠性有待提高。

太赫兹石墨烯超表面的多功能调谐机制和光学性能还需要深入研究和理解，才能实现更加精确和可控的太赫兹波调制和控制。

石墨烯材料的合成和性能控制技巧

石墨烯材料的合成和性能控制技巧石墨烯是一种由碳原子构成的二维晶格结构材料，具有超薄、高导电、高热导、高强度等优越的物理和化学性质。

它被广泛认为是未来科技领域的一个重要突破口，应用前景广阔。

本文将探讨石墨烯的合成方法和性能控制技巧。

首先，我们先来了解一下石墨烯的制备方法。

目前主要的合成方法有机械剥离法、化学气相沉积法和化学还原法等。

机械剥离法是最早被发现的制备石墨烯的方法，通过使用胶带等物理手段将石墨的层层剥离，得到单层石墨烯。

虽然这种方法简单易行，但产量低、成本高，不适用于大规模制备。

化学气相沉积法是一种通过在金属衬底上加热石墨，使其分解并在金属表面沉积的方法。

这种方法可以制备大面积的石墨烯，但需要高温条件和复杂的设备。

化学还原法则是通过还原氧化石墨烯氧化物（GO）得到石墨烯的方法，成本较低，但还原后的产物质量控制相对复杂。

石墨烯的合成方法的选择将直接影响石墨烯的性能和应用。

接下来，我们来讨论一下石墨烯材料的性能控制技巧。

石墨烯的性能可以通过控制其结构和形貌来实现调控。

首先是石墨烯的结构调控，包括控制石墨烯的层数、形状和尺寸。

石墨烯的层数可以通过改变合成方法和参数来调控，不同层数的石墨烯具有不同的性质和应用潜力。

形状和尺寸的调控可以通过模板法、激光剥离法等方法实现，从而制备出不同形态的石墨烯材料，如纳米带、纳米片等。

其次是控制石墨烯的化学组成和结构。

例如，通过在石墨烯表面引入不同的官能团，可以调控石墨烯的化学反应性和表面性质。

此外，通过控制石墨烯的缺陷结构，如点缺陷和线缺陷，可以调控石墨烯的电子结构和性能。

性能控制技巧的研究将为石墨烯的应用提供更多可能性。

在石墨烯材料的合成和性能控制的基础上，石墨烯的应用也日益丰富。

石墨烯的高导电性使其成为电子器件领域的理想材料，可以用于制备超高速晶体管、透明导电薄膜等。

石墨烯的高热导性使其成为制备高效散热材料的理想选择，可应用于电子设备、热管理系统等领域。

此外，石墨烯还具有出色的力学性能，可以制备出柔性电子器件和纳米机械系统。

氧化石墨烯表面功能化修饰

氧化石墨烯表面功能化修饰一、本文概述随着纳米科技的快速发展，石墨烯及其衍生物在多个领域展现出了巨大的应用潜力。

其中，氧化石墨烯（Graphene Oxide，GO）作为一种重要的石墨烯衍生物，因其独特的物理化学性质，如良好的水溶性、易于表面修饰等，受到了广泛关注。

本文旨在深入探讨氧化石墨烯的表面功能化修饰技术，旨在通过对表面修饰方法的详细分析，理解其如何改善氧化石墨烯的性能，拓展其应用范围，以及在未来科技领域可能发挥的重要作用。

我们将从氧化石墨烯的基本性质出发，介绍其制备方法，重点阐述表面功能化修饰的原理、方法和应用实例，以期为相关领域的科研工作者和技术人员提供有价值的参考信息。

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修饰和功能化的前提。

目前，常用的氧化石墨烯制备方法主要包括Brodie法、Staudenmer法和Hummers法。

其中，Hummers法因其反应条件温和、产物质量高、安全性好等优点而被广泛应用。

Hummers法通常使用石墨粉、浓硫酸、硝酸钠和高锰酸钾作为原料，通过控制反应温度和时间，将石墨粉氧化成氧化石墨烯。

该过程中，高锰酸钾在浓硫酸的作用下，与石墨粉发生氧化还原反应，生成氧化石墨烯。

同时，硝酸钠作为氧化剂，可以提高氧化反应的效率和产物的氧化程度。

在Hummers法制备氧化石墨烯的过程中，反应温度的控制至关重要。

一般来说，反应温度应保持在0℃左右，以防止反应过于剧烈，导致产物质量下降。

反应时间的控制也是影响产物质量的重要因素。

通常，反应时间需要控制在几小时到十几小时之间，以确保石墨粉被充分氧化。

制备得到的氧化石墨烯需要经过洗涤、离心和干燥等后续处理，以去除残余的酸和其他杂质。

洗涤过程中，可以使用稀盐酸或去离子水多次洗涤，直至洗涤液呈中性。

离心操作则用于分离氧化石墨烯沉淀和洗涤液，以获得较为纯净的氧化石墨烯。

将离心得到的氧化石墨烯在真空或惰性气氛下干燥，即可得到最终的氧化石墨烯产物。

通过“点击化学”对石墨烯和氧化石墨烯进行功能化改性

通过“点击化学”对石墨烯和氧化石墨烯进行功能化改性一、本文概述随着科学技术的不断发展，石墨烯和氧化石墨烯这两种二维纳米材料因其独特的物理和化学性质，在能源、生物医学、电子器件等领域展现出广阔的应用前景。

然而，原始的石墨烯和氧化石墨烯往往缺乏足够的反应活性或功能基团，限制了其在某些特定领域的应用。

因此，对石墨烯和氧化石墨烯进行功能化改性，以引入所需的反应活性或功能基团，已成为当前研究的热点。

“点击化学”作为一种高效、高选择性的合成方法，具有反应条件温和、产物纯度高、操作简便等优点，为石墨烯和氧化石墨烯的功能化改性提供了新的途径。

本文旨在探讨通过“点击化学”对石墨烯和氧化石墨烯进行功能化改性的方法及其潜在应用。

我们将介绍“点击化学”的基本原理，概述石墨烯和氧化石墨烯的基本性质，分析功能化改性的必要性，并重点讨论利用“点击化学”进行功能化改性的具体策略、实验步骤以及改性后材料性能的表征方法。

我们将展望石墨烯和氧化石墨烯功能化改性在各个领域的应用前景，以期推动相关领域的研究和发展。

二、石墨烯和氧化石墨烯的制备在探讨如何通过“点击化学”对石墨烯和氧化石墨烯进行功能化改性之前，首先需要理解如何制备这两种关键的碳纳米材料。

石墨烯，作为一种二维的碳纳米材料，其制备通常涉及从石墨中剥离出单层碳原子。

最常用的制备方法是机械剥离法，即通过使用胶带反复剥离石墨表面，直到获得单层石墨烯。

化学气相沉积（CVD）法也是制备大面积石墨烯的有效方法，它通过在高温下分解含碳气体，使碳原子在金属基底上沉积形成石墨烯。

而氧化石墨烯（Graphene Oxide, GO）则是石墨烯的氧化形式，其制备通常通过化学氧化石墨的方法实现。

最常用的氧化剂包括高锰酸钾（KMnO4）和浓硫酸（H2SO4）。

在这个过程中，石墨被氧化，形成带有含氧官能团（如羧基、羟基和环氧基）的氧化石墨烯。

这些官能团赋予了氧化石墨烯更好的亲水性和可加工性，使其在生物医学、能源储存和转换等领域有广泛的应用前景。

材料表面改性对功能化的影响

材料表面改性对功能化的影响材料的表面性质是其性能和应用的关键之一。

对于许多材料，尤其是用于先进技术和工业应用的材料，其表面的特殊性质是其成功应用的决定因素。

因此，在材料化学和表面科学领域，材料表面的改性已成为研究的重点之一。

材料表面改性以不同的方式实现，如化学处理、涂覆、电化学处理、离子注入、等离子体处理、激光处理、等等。

这些方法已被广泛应用于材料的功能化和改善材料性能的研究中。

本文将讨论表面改性对功能化的影响。

对于材料界面的工程应用，表面改性可以更好地控制材料的界面性能，如降低摩擦、增加界面附着力、改变表面电荷状态等。

约束条件和界面化学作用都对减小固体- 液体/气体/界面之间的“间隙”以及控制相互作用起着关键作用。

在应用中，表面改性的主要任务是使核心材料更适合特定的化学和物理环境中运行，例如，防腐蚀性、抗蚀性、防反应、基底衬底、加强电子寿命和分子识别等。

化学处理化学处理是指通过化学变化，使表面物质的物理和化学性质得到改变，进而改善表面的性能，如增强表面的耐腐蚀性、增加涂层的附着力、改变表面电荷状态等。

该技术已经被应用于各种材料的改性中，如金属、陶瓷、聚合物和碳材料等。

通常，化学处理可以通过溶液中的化学反应来改变表面化学成分及其组成、架构、形貌和性质。

例如，在铜材料表面上制备具有控制表面形貌和化学性质的Cu@Cu2O核壳结构，可以通过精细控制溶液中的还原剂浓度、表面活性剂、表面应变等。

同样，在金属表面上制备自组装单分子膜、磷酸处理等方法，不仅可以修饰金属表面的化学性质，而且可以增强材料的抗腐蚀性能。

涂覆涂覆技术已经被证明是一种有效的方法，可以改善基材表面的结构、性质和功能，并改善材料界面的物理和化学性能。

通过控制涂覆方法，可以实现对基材表面的经多孔性的控制和高度的表面反应和结构化。

例如，对于材料界面的涂覆和修饰，磁性、光学、电影和表面分子识别等方面都非常适用。

通过在适当的基材上的表面涂覆、修饰或添加化学组分，可以大大改善基材的机械和力学、光学和电学性质。

石墨烯的表面张力

石墨烯的表面张力
石墨烯是一种由碳原子组成的单层网状结构材料，具有极高的物理
化学性质和广泛的应用前景。

其中表面张力作为一项重要的物理性质，在石墨烯的应用方面也起着至关重要的作用。

下面将为大家详细介绍
石墨烯的表面张力。

1. 什么是表面张力
表面张力是指液体分子受到其它分子吸引的力，但具有表面的分子则
受到一个向内缩合的力，因此表面形成一种收缩的趋势。

简而言之，
表面张力是液体表面上分子间的相互作用，也是液面粘聚能力的体现。

2. 石墨烯的表面张力
由于石墨烯只有一层碳原子，其表面张力相比其他材料更高。

据研究
表明，石墨烯的表面张力约为72 mN/m，是水的两倍还要多。

这是由
于石墨烯的表面具有极高的化学惰性和强烈的范德华相互作用导致的。

3. 石墨烯表面张力的应用
石墨烯的表面张力对其在许多领域的应用具有重要作用。

例如，石墨
烯在生物领域的应用需要其表面具有良好的亲水性和亲油性，以便与
生物分子相互作用。

另外，在纳米材料的制备、纳米复合材料的性能
调节以及传感器等领域中，石墨烯的表面张力也需要被考虑进去。

4. 石墨烯表面张力的调控
对于不同应用需求，石墨烯的表面张力可以通过调控不同的表面官能团来实现。

例如，简单地将石墨烯表面沉积亲水基团，就可以使其表面张力降低到水的表面张力水平以下，这对一些需要石墨烯含水分散的应用十分有利。

总之，石墨烯作为一种前沿的材料，其表面张力的准确认识和有效调控，对于其在各个领域的应用都有着至关重要的作用。

石墨烯的功能化及其相关应用

石墨烯的功能化及其相关应用一、本文概述石墨烯，一种由单层碳原子紧密排列形成的二维纳米材料，自2004年被科学家首次成功分离以来，便以其独特的电子、热学和机械性能，引起了全球科研人员的广泛关注。

由于其具有超高的电子迁移率、超强的导热性和极高的力学强度，石墨烯被誉为“黑金”，并有望引领新一轮的工业革命。

本文旨在深入探讨石墨烯的功能化方法，以及这些功能化后的石墨烯在各个领域的应用前景。

我们将从石墨烯的基本性质出发，详细阐述其功能化的基本原理和技术手段，包括化学修饰、物理掺杂等。

随后，我们将对石墨烯在能源、电子、生物医学、复合材料等领域的应用进行详细介绍，并分析其潜在的市场价值和挑战。

我们将对石墨烯功能化及其应用的未来发展趋势进行展望，以期能为相关领域的科研工作者和从业人员提供有益的参考和启示。

二、石墨烯功能化的方法石墨烯作为一种二维碳纳米材料，拥有出色的电学、热学和力学性能，这使得它在多个领域具有广泛的应用前景。

然而，原始石墨烯的化学稳定性较高，与大多数溶剂和分子的相容性较差，这限制了其在实际应用中的使用。

因此，对石墨烯进行功能化修饰，以提高其与其他材料的相容性和稳定性，成为了石墨烯研究领域的重要方向。

目前，石墨烯的功能化方法主要包括共价键功能化和非共价键功能化两大类。

共价键功能化是通过化学反应将官能团或分子共价连接到石墨烯的碳原子上。

这种方法可以精确控制石墨烯的化学性质，实现对其电子结构和性质的调控。

常见的共价键功能化方法包括重氮反应、环加成反应和自由基加成反应等。

通过这些方法，可以在石墨烯上引入羟基、羧基、氨基等官能团，从而改善其在溶剂中的分散性和与其他材料的相容性。

非共价键功能化则是通过物理相互作用，如π-π堆积、静电作用、氢键等，将分子或聚合物吸附到石墨烯表面。

这种方法不需要破坏石墨烯的碳碳共价键，因此可以在保持石墨烯原有性质的基础上，实现对其功能的拓展。

常见的非共价键功能化方法包括π-π堆积作用、表面活性剂包裹和聚合物吸附等。

二维材料的结构与性能调控

二维材料的结构与性能调控二维材料是指具有纳米尺度厚度，但在其他方向上具有宏观尺度的尺寸的材料。

最具代表性的二维材料是石墨烯，它由碳原子形成的单层六方晶格结构。

二维材料以其特殊的结构和独特的性能引起了广泛的关注，并在许多领域展现了巨大的应用潜力。

然而，想要调控二维材料的性能，需要深入理解其结构与性能之间的相互关系。

首先，二维材料的结构对其性能有着至关重要的影响。

以石墨烯为例，其独特的结构决定了其出色的导电性和热导性。

石墨烯中的碳原子排列呈六角形晶格，形成了平面内的密堆积结构。

这种结构使得石墨烯具有良好的电子传输性能，使其成为一种理想的导电材料。

而其他二维材料，如二硫化钼等，其结构也对其特定的性能起到决定性的影响。

因此，通过对二维材料进行结构调控，可以实现对其性能的调控。

其次，通过在二维材料中引入缺陷或掺杂的方法，也可以有效地调控其性能。

缺陷是指在二维材料中出现的原子缺失、杂质原子或晶格畸变等。

这些缺陷可以影响材料的电子结构和输运性质。

例如，在石墨烯中引入杂原子可以改变其导电性能，实现对电子的控制。

此外，通过控制缺陷的形成位置和密度，还可以调控二维材料的光学性能、磁性性能等。

因此，缺陷工程是一种常用的调控二维材料性能的方法之一。

除了结构调控和缺陷工程，通过外界的物理或化学手段也可以对二维材料进行性能调控。

例如，通过对二维材料施加压力，可以改变其晶格结构，从而影响其电子传输和力学性能。

此外，通过在二维材料表面引入不同种类的分子，可以实现对其化学性质的调控。

例如，在石墨烯表面引入有机分子可以改变其化学反应性。

这些外界手段的应用可以为实现二维材料的特定应用提供一种有效的途径。

另外，通过自组装技术也可以实现对二维材料结构和性能的调控。

自组装是指通过化学和物理相互作用使分子或纳米结构自发地形成有序的结构。

在二维材料中，利用分子自组装的方法可以实现对其结构的精确调控。

例如，通过表面修饰的方法可以控制二维材料的生长方向和晶格结构。

石墨烯热学性能及表征技术

石墨烯热学性能及表征技术河南清濮智慧化工科技有限公司河南省濮阳市 457000摘要：碳元素（C）是自然界中普遍存在的一种重要元素，它的电子轨道杂化（sp,sp2,sp3）杂化（sp,sp2,sp3)，这就导致了以碳作为唯一元素的同素异形体材料的各种形态。

零维碳单质材料是由 Kroto等于1985年找到的。

在这之后，第一个一维的碳单质碳奈米管被伊吉马在1991年发现。

从那时起，碳材料一直是材料科学领域的一个热门课题。

安德烈·吉姆和英国曼彻斯特大学的康斯坦丁·诺沃赛罗夫于2004年用一种简单的胶布剥离技术，得到了一种以sp2为单一原子的单晶碳单质石墨。

石墨烯的基本构造包括：零维富勒烯、一维碳纳米管、3D石墨等。

关键词：石墨烯；热学性能；表征技术一、石墨烯的结构与性能石墨是一种具有独特的碳基化合物，它是一种具有六方点阵蜂窝状的苯环的碳单质碳基，它具有很好的稳定性。

在一个完美的石墨体系中，每一个碳与邻近的碳原子都会有一个稳定的 signa键，而剩下的 p型电子，会沿着与石墨烯垂直的方向，在整个石墨烯的表面上，产生一个sp2型的p-键。

正因为如此，它才具有了类似于金属的性质，并且具有极好的传导能力。

这种单片的石墨烯，厚度仅为1个碳，大约0.335 nm，是迄今为止最轻的一种，它拥有许多其他的碳素都没有的优异性能。

石墨内部的碳分子间存在着很少的相互作用，因此在外部作用下，大面积的表面会产生相应的弯曲，从而保证了其稳定。

它是当今世上最坚固的材料，甚至超过了钻石。

石墨烯是世界上最薄、最坚固的物质，它具有2630平方米/克的理论比表面，同时具有非凡的热传导能力3000W/（m. K）、机械特性1060 GPa，在室温下具有高的电子移动能力。

石墨烯近乎全透明，仅能接受2.3%的光线。

此外，该方法还具备非局部性、量子力学和双极电场等优良性能。

二、石墨烯的制备方法石墨烯最初的制造是通过力学剥离技术进行的，近年来，石墨烯的生产工艺得到了改进，希望可以大规模生产出层数可控、面积大、质量好、成本低的高质量石墨烯。

探析石墨烯的表面改性及其在涂层中的应用

探析石墨烯的表面改性及其在涂层中的应用石墨烯是一种由碳原子组成的单层二维材料，具有优异的物理和化学特性，因此在材料科学领域引起了广泛的关注。

石墨烯表面的改性是指在石墨烯表面上引入不同的官能团或分子，以改变石墨烯的表面性质，增强其性能和功能。

石墨烯的表面改性可以通过以下几种方法来实现：1. 化学改性：通过将石墨烯与不同的官能团反应，例如氧化石墨烯（GO）可以与氨基、羟基、酰基等官能团反应，形成具有不同性质的改性石墨烯。

化学改性可以改变石墨烯的电子结构、光学性质、表面活性等特性。

2. 物理改性：通过机械力或热力对石墨烯进行改性，例如拉伸、弯曲、压实等处理可以改变石墨烯的形状和结构，从而改变其性能。

3. 生物改性：利用生物分子的特异性与石墨烯反应，可以在石墨烯表面上引入生物活性基团，实现生物功能化。

通过与蛋白质、DNA等分子相互作用，可以使石墨烯表面具有生物识别和生物传感功能。

1. 防腐涂层：将石墨烯引入防腐涂层中，可以增强涂层的抗腐蚀性能。

石墨烯具有良好的屏蔽性能，可以阻挡氧、水、盐等腐蚀性物质的侵蚀。

石墨烯的高导电性还可以在涂层表面形成保护层，防止腐蚀发生。

2. 纳米复合涂层：将石墨烯与其他纳米材料复合，可以制备出具有优异性能的涂层。

石墨烯的大比表面积和高机械强度可以增强涂层的附着力和耐磨性；石墨烯的高导热性可以提高涂层的导热性能。

3. 摩擦减少涂层：石墨烯在表面涂层中具有优异的润滑性能，可降低物体之间的摩擦。

石墨烯涂层可以应用于机械零部件、汽车发动机和减摩材料等领域，减少能量损耗和磨损。

4. 光学涂层：利用石墨烯的吸收、散射以及折射等性质，可以制备出具有特殊光学性能的涂层。

石墨烯涂层可以用于制备反射镜、透明电子器件和太阳能电池等。

石墨烯的表面改性可以有效改善石墨烯的性能和功能，并将其应用于涂层领域。

未来随着对石墨烯性质的更深入了解和改性方法的不断发展，石墨烯在涂层中的应用潜力将得到进一步发掘。

氧化石墨烯表面功能化修饰

氧化石墨烯表面功能化修饰氧化石墨烯表面功能化修饰一、引言石墨烯是一种由碳原子构成的二维平面材料，具有独特的结构和性质，因此被广泛研究和应用于许多领域。

石墨烯的氧化物（GO）是一种氧化石墨烯，具有富含羟基和羧基的表面官能团。

这些官能团为GO的表面功能化修饰提供了广泛的可能性，使其与其他化合物和材料具有良好的相容性。

GO的表面功能化修饰不仅可以改变其性质，还可以赋予其新的功能和应用。

二、氧化石墨烯的制备和结构氧化石墨烯是通过将石墨氧化制备而成的。

传统的制备方法包括氧化剂法和热氧化法。

氧化剂法是将石墨与氧化剂（如硝酸）反应，生成具有氧化官能团的氧化石墨烯。

热氧化法是将石墨经过高温热处理，在高温下氧化生成氧化石墨烯。

氧化石墨烯的结构含有大量的羟基和羧基，这些官能团赋予了GO 许多独特的性质。

三、氧化石墨烯表面功能化修饰的方法氧化石墨烯的表面功能化修饰可以通过多种方法实现，包括化学修饰、物理修饰和生物修饰。

1. 化学修饰化学修饰是将GO的表面官能团转化为其他化合物或材料的方法。

例如，可以利用羧基与胺基的偶联反应，在GO表面引入胺基官能团。

这样修饰后的GO可以与其他物质发生胺基和羧基的反应，使GO与这些物质具有更好的相容性和相互作用性。

2. 物理修饰物理修饰是通过物理方法将功能物质吸附或沉积在GO表面的方法。

例如，可以利用电化学沉积的方法在GO表面修饰金属纳米颗粒，形成GO基复合材料。

这种修饰可以赋予GO新的性质，如导电性和磁性。

3. 生物修饰生物修饰是利用生物体内的分子或组织修饰GO的表面。

例如，可以利用DNA分子的亲和性和特异性结合能力，将DNA序列修饰在GO表面。

这样修饰后的GO可以用于DNA分子的检测和基因的递送等生物学应用。

四、氧化石墨烯表面功能化修饰的应用氧化石墨烯表面功能化修饰后的GO可以应用于多个领域，包括材料科学、能源存储和转化、生物医学以及环境治理等。

1. 材料科学氧化石墨烯表面功能化修饰后的GO可以用于制备新型复合材料。

石墨烯的表面改性及其在涂层中的应用

石墨烯的表面改性及其在涂层中的应用金永学;刘晓国【摘要】介绍了石墨烯及氧化石墨烯的制备方法以及共价改性(亲核开环、亲电加成和缩合)与非共价改性(π–π键和氢键相互作用)的途径.对石墨烯及氧化石墨烯应用于涂层(纯石墨烯涂层与石墨烯/有机树脂复合涂层)的近期研究进行了综述.%The synthesis method and approaches to covalent modification (including nucleophilic ring-opening, electrophilic addition and condensation reaction) and non-covalent modification (i.e. π–π interaction and hydrogen bonding) for graphene and graphene oxide were introduced. The recent research on application of graphene and graphene oxide in coatings, such as pure graphene coatings and graphene/organic resin composite coatings were reviewed.【期刊名称】《电镀与涂饰》【年(卷),期】2018(037)002【总页数】5页(P67-71)【关键词】石墨烯;氧化石墨烯;改性;涂层【作者】金永学;刘晓国【作者单位】广州大学化学化工学院,广东广州 510006;广州大学化学化工学院,广东广州 510006【正文语种】中文【中图分类】TQ638石墨烯是近些年兴起的具有优异性能的新型碳材料。

2004年，英国曼切斯特大学的物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺洛肖洛夫通过机械剥离的方法首次成功制备出了几个原子层厚度(包括单层)的石墨烯[1]。

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·３４·
材料导报Ｂ：研究篇
下）第２０１２年２月（６卷第２期２
１实验
１．１氧化石墨的制备
以天然鳞片石墨为原料，采用Ｈｕｍｍｅｒｓ法
［１３］
）且２处的石墨（衍射峰完全层间距为０．７０２ｎｍ，６．５ ° ００２ θ＝２消失，说明原始石墨已经完全被氧化，且层间距得到大幅度提高，这样相邻层间范德华力减小，易于通过热膨胀得到单制备ＧＯ。（））中，均出现宽的衍射峰且衍射角明层石墨烯。图３ｃ－（ｆ显向右移动而靠近天然石墨（衍射峰，表明Ｇ００２）Ｏ中的含氧官能团已部分脱除，热膨胀所得石墨烯为无定形态，但不主要是因同温度处理下石墨烯的ＸＲＤ谱图差别不太明显，后续的为真空辅助下，２５０℃ 低温时ＧＯ就已经发生热膨胀，温度处理对石墨烯的晶格结构影响不大。
）２０１０ＷＴ１要从事石墨烯的制备与性能研究Ｅ－ｍ通讯ａｎｍａｎｕｏ８７１１０７＠１１９８７年生，ａｉｌ６３．ｃｏｍ杨永岗：杨芒果：ｙｇｇｇ：：作者，研究员Ｔａｎｅｌ０３５１４０４９０６１ａｉｌｙｘｉｃｃ．ａｃ．ｃｎ－Ｅ－ｍ＠ｓｇｙｇ
２［４］
入开展，石墨烯制备方法亦日趋丰富
［５，６］
，目前已发展出微机
７］８］９］１０］、、、外延生长［气相沉积［化学剥离［等多种方械剥离［
法。其中，化学剥离法是以天然石墨为原料，首先通过液相，氧化法制得氧化石墨（该过程中石墨晶体被一阶插层ＧＯ）同时石墨层间及边缘引入大量含氧官能而使层间距扩大，团。一方面，这种石墨层间化合物极易被超声剥离形成氧化石墨烯水溶胶，在保持单分散状态下对其化学还原即可获得
（，，，１ＫｅＬａｂｏｒａｔｏｒｏｆＣａｒｂｏｎＭａｔｅｒｉａｌｓＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｏａｌＣｈｅｍｉｓｔｒＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓＴａｉｕａｎ０３０００１；ｙｙｙｙｙ，）２ＧｒａｄｕａｔｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓＢｅｉｉｎ１０００４９ｙｙｊｇＡｂｓｔｒａｃｔｉｎｌｅｌａｅｒｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｓｈｅｅｔｓｗｅｒｅｖｉａｔｈｅｒｍａｌｅｘｆｏｌｉａｔｉｏｎｏｆｏｘｉｄｅ（ＧＯ）ｒａｈｅｎｅｒｅａｒｅｄｒａｈｉｔｅＳ－ｇｙｇｐｐｐｇｐ，ｒｅａｒｅｄｒａｈｅｎｅｉｎｈｉｈｖａｃｕｕｍｅｎｖｉｏｒｍｅｎｔ．Ｔｈｅａｓｓｈｅｅｔｓｗｅｒｅｆｕｒｔｈｅｒａｎｎｅａｌｅｄｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｅｒａｔｕｒｅａｎｄａ－ｐｐｇｐｇｐ，ｗｏｆｒａｈｅｎｅｓａｍｌｅｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎｒａｔｅｗｅｒｅｔｈｕｓｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅｒａｈｅｎｅｍａｔｅｒｉａｌｓｉｔｈｄｉｆｆｅｓｅｒｉｅｓ－ｇｐｐｇｐ，ｗ，Ｘ，Ｘｈｏｔｏｅｒｅｎｔｓｕｒｆａｃｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓｅｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｅｒａｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｒａ－－－ｐｙｐｙｙｌｅｃｔｒｏｎｓｅｃｔｒｏｓｃｏａｎｄＦｏｕｒｉｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｎｆｒａｒｅｄｓｅｃｔｒｏｓｃｏ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｔｅｓａｎｄａｍｏｕｎｔｓｏｆｐｐｙｐｐｙｙｐｏｘｅｎｒａｈｅｎｅｃｏｎｔａｉｎｉｎｓｅｃｉｅｓｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｗｅｒｅｄｅｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｅｍｅｒａｔｕｒｅｏｆｔｈｅｒｍａｌｒｅｄｕｃｔｉｏｎｉｎ－－ｙｇｇｐｇｐｐｃｒｅａｓｅｄ．，，，，ｒａｈｅｎｅｒａｈｉｔｅＫｅｗｏｒｄｓｏｘｉｄｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓｔｈｅｒｍａｌｅｘａｎｓｉｏｎｒｅｄｕｃｔｉｏｎｇｐｇｐｐｙ
ＡｄｕｓｔｍｅｎｔｏｆＳｕｒｆａｃｅＰｒｏｅｒｔｉｅｓｆｏｒＦｕｎｃｔｉｏｎａｌＧｒａｈｅｎｅＳｈｅｅｔｓｊｐｐ
１２１２１２１，ＹＡＮＧＭａｎｕｏＫＯＮＧＱｉｎｉａｎＣＨＥＮＣｈｅｎｍｅｎＹＡＮＧＹｏｎａｎｇｇｇｑｇ，ｇｇ，ｇｇｇ，１１ＷＥＮＹｕｅｆａｎＭａｏｚｈａｎｇ，ＷＡＮＧｇ，，，
功能化石墨烯片的表面性能调控／杨芒果等
·３３·
功能化石墨烯片的表面性能调控＊
２２２，孔庆强１，，陈成猛１，，杨永岗１，温月芳１，杨芒果１，王茂章１
（）中国科学院山西煤炭化学研究所，太原０北京１１中国科学院炭材料重点实验室，３０００１；２中国科学院研究生院，０００４９摘要以氧化石墨为前驱体，采用真空辅助热膨胀法在低温下即获得功能化石墨烯片。将所得石墨烯在不同制备了表面化学结构不同的石墨烯片，并用透射电子显微镜、傅里叶温度下热处理，Ｘ射线衍射、Ｘ射线光电子能谱、变换红外光谱等方法对样品进行分析表征。结果表明，还原氧化石墨烯片中含氧官能团的种类和数量均随热还原温度的升高而减小。关键词石墨烯氧化石墨功能化热膨胀还原中图分类号：ＴＱ１２文献标识码：Ａ
体，厚度仅为０．是目前世界上可制得的最薄物质３３５ｎｍ，
［１］
。
、与已发现的其它维度纳米炭材料如富勒烯（碳纳米管０Ｄ）（和石墨（不同，依托典型的二维结构，石墨烯表现出１Ｄ）３Ｄ）特殊的物理、化学及量子学行为，成为近年来科研界关注的石墨烯具有极高的电子迁移率（焦点。研究发现， σ＞［［２２］３］（）），拉伸模量可达１且理论比表２５００００ｃｍ／Ｖ·ｓＴＰａ，面积高达２随石墨烯研究的深６３０ｍ／００４年以来，ｇ。自２
首先将１０ａＮＯ３０ｍＬ浓ｇ干燥的石墨粉和５ｇ无水Ｎ３与２，在冰浴下搅拌混合均匀再缓慢加入Ｈ２ＳＯ１０ｍｉｎ３０ｇ４（；继续搅拌１控制反应温度不超过２然后ＫＭｎＯ０ｍｉｎ０℃ ）４，将此悬浮液转移到３搅拌１再缓慢加入５℃ 的水浴中，ｈ，；反应剧烈放热）最后将此混合物移至４６０ｍＬ去离子水（，搅拌１溶液由棕黄色变为亮黄色。待反９８℃ 的水浴中，５ｍｉｎ应结束后，将１．４Ｌ去离子水和２００ｍＬ质量分数为３０％的以去除残余的ＫＭＨ２ＯｎＯｎＯ２加入到溶液中，４以及Ｍ２。过滤，水洗数次至溶液呈中性，将过滤产物在６０℃ 真空干燥４８ｈ待用。
０引言
２石墨烯作为单碳原子层厚度二维ｓｐ键合的蜂窝状晶
导电石墨烯单片；另一方面，在惰性气氛下，对ＧＯ进行快速
１１］１２］。吕伟等［也可解离出功能化石墨烯微片［升温热膨胀，
的研究表明，在真空环境下对Ｇ可在较低温度Ｏ快速升温，下实现功能化石墨烯片的单片剥离。所制备的石墨烯一方面被部分还原，导电性大幅提升；另一方面，也保留了较多的如残余的酸性含氧官能团及官能团分解留下的晶活性位点（，格缺陷等）增强了所得石墨烯的表面活性。这些活性位点为后续的表面改性（如异相掺杂、金属担载）和电子调控提供奠定了石墨烯表面化学的物质基础。了良好的平台，本实验通过对ＧＯ真空辅助热膨胀成功制备了功能化，石墨烯片并对所得产物在不同温度下进行了梯度炭化处获得了具有不同表面性质的石墨烯样品。其间，着重研理，究了氧化石墨及功能化石墨烯片在热还原过程中的表面形貌、晶体结构、元素组成、官能团含量等随温度的变化规律，为今后规模化生产提供理论和实验依据。同时，预估该系列石墨烯材料在超级电容器、锂离子电池、异相催化和纳米复合材料等领域具有广阔的应用前景。