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氧化石墨烯的制备方法及材料性能研究

氧化石墨烯的制备方法及材料性能研究氧化石墨烯是一种由石墨结构经氧化处理后得到的材料，具有较高的导电性、热稳定性和表面化学反应活性。

近年来，随着石墨烯材料的广泛研究和应用，氧化石墨烯也成为了研究的热点之一。

本文将介绍氧化石墨烯的制备方法及其材料性能研究进展。

一、氧化石墨烯的制备方法1. 氧化剂法氧化剂法是一种最常见的氧化石墨烯制备方法。

该方法的主要原理是将氧化剂如KMnO4或HNO3等与石墨材料反应，使石墨材料表面生成氧化层，然后利用酸性洗涤等方法去除过量的氧化剂和氧化产物，最终得到氧化石墨烯材料。

该方法因操作简单、制备成本低廉等优点而得到广泛应用。

2. 热氧化法热氧化法是一种将石墨材料置于氧化气氛中进行氧化处理的方法。

通过在高温下将石墨材料置于氧气或空气中进行氧化处理，可制备出一系列氧化程度不同的氧化石墨烯材料。

相比于氧化剂法，热氧化法具有制备时间短、氧化程度可调节等优点。

3. 气相氧化法气相氧化法是一种将石墨材料置于气体中进行氧化处理的方法。

通过将石墨材料置于高温还原气氛中进行氧化处理，可制备出高质量的氧化石墨烯材料。

该方法具有氧化程度可控、无需添加氧化剂等优点。

二、氧化石墨烯的材料性能研究1. 电学性质研究氧化石墨烯的电学性质是其研究的重点之一。

实验研究表明，氧化石墨烯具有优异的导电性能和传输性能。

其导电性可通过控制氧化程度进行调控，传输性能受其形态和材料厚度等因素的影响。

此外，氧化石墨烯还具有较好的悬浮稳定性和电化学性质等特点，可应用于多种电子器件。

2. 光学性质研究氧化石墨烯的光学性质是近年来受到广泛关注的研究方向之一。

实验研究表明，氧化石墨烯具有较好的光学吸收和散射性能，其光电响应能力优于一般的碳材料。

此外，氧化石墨烯还具有较好的荧光性质，可用于生物成像等领域。

3. 气敏性能研究氧化石墨烯的气敏性质研究是近年来较为活跃的研究领域之一。

实验研究表明，在一定条件下，氧化石墨烯可通过对气体的敏感性反应，实现对气体的快速检测和监测。

氧化石墨烯的制备及表征

氧化石墨烯的制备及表征文献综述材料0802班李琳200822046氧化石墨烯的制备及表征李琳摘要：石墨烯(又称单层石墨或二维石墨)是单原子厚度的二维碳原子晶体,被认为是富勒烯、碳纳米管和石墨的基本结构单元[1]。

石墨烯可通过膨胀石墨经过超声剥离或球磨处理来制备[2,3]，其片层厚度一般只能达到30~100 nm，难以得到单层石墨烯(约0.34 nm)，并且不容易重复操作。

所以寻求一种新的、容易和可以重复操作的实验方法是目前石墨烯研究的热点。

而将石墨氧化变成氧化石墨，再在超声条件下容易得到单层的氧化石墨溶液，再通过化学还原获得，已成为石墨烯制备的有效途径[4]。

通过述评氧化石墨及氧化石墨烯的制备、结构、改性及其与聚合物的复合,展望了石墨烯及其复合材料的研究前景。

关键词：氧化石墨烯，石墨烯，氧化石墨，制备，表征Oxidation of graphite surfaces preparation and CharacterizationLI LinAbstrat：Graphite surfaces (also called single graphite or 2 d graphite )is the single atoms thickness of the 2 d carbon atoms crystal, is considered fullerenes, carbon nanotubes and graphite basic structure unit [1].Graphite surfaces can through the expanded graphite after ultrasonic stripping or ball mill treatment topreparation [2,3], a piece of layer thickness normally only up to 30 to 100 nm, hard to get the single graphite surfaces (about 0.34 nm), and not easy to repeated operation. So to search a new, easy to operate and can be repeated the experiment method of the graphite surfaces is the focus of research. And will graphite oxidization into oxidation graphite, again in ultrasonic conditions to get the oxidation of the single graphite solution, again through chemical reduction get, has become an effective way of the preparation of graphite surfaces [4]. Through the review of graphite oxide and oxidation graphite surfaces of the preparation, structure, modification of polymer and thecompound, and prospects the graphite surfaces and the research prospect of composite materials.Key words：Oxidation graphite surfaces, graphite surfaces, oxidation graphite, preparation，characterization采用Hummers 方法[5]制备氧化石墨。

氧化石墨烯的制备讲义

资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载氧化石墨烯的制备讲义地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容实验十、氧化石墨烯的制备实验一、实验目的掌握Hummers法制备氧化石墨烯。

了解氧化石墨烯结构与性能表征。

二、实验原理1、氧化石墨烯氧化石墨烯是石墨烯的氧化物，其颜色为棕黄色，市面上常见的产品有粉末状、片状以及溶液状的。

氧化石墨烯薄片是石墨粉末经化学氧化及剥离后的产物，氧化石墨烯是单一的原子层，可以随时在横向尺寸上扩展到数十微米，因此，其结构跨越了一般化学和材料科学的典型尺度。

氧化石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性。

氧化石墨烯长久以来被视为亲水性物质，因为其在水中具有优越的分散性，但是，相关实验结果显示，氧化石墨烯实际上具有两亲性，从石墨烯薄片边缘到中央呈现亲水至疏水的性质分布。

经过氧化处理后，氧化石墨仍保持石墨的层状结构，但在每一层的石墨烯单片上引入了许多氧基功能团。

这些氧基功能团的引入使得单一的石墨烯结构变得非常复杂。

鉴于氧化石墨烯在石墨烯材料领域中的地位，许多科学家试图对氧化石墨烯的结构进行详细和准确的描述，以便有利于石墨烯材料的进一步研究，虽然已经利用了计算机模拟、拉曼光谱，核磁共振等手段对其结构进行分析，但由于种种原因(不同的制备方法，实验条件的差异以及不同的石墨来源对氧化石墨烯的结构都有一定的影响)，氧化石墨烯的精确结构还无法得到确定。

大家普遍接受的结构模型是在氧化石墨烯单片上随机分布着羟基和环氧基，而在单片的边缘则引入了羧基和羰基。

图1 氧化石墨烯的结构2、氧化石墨烯的制备氧化石墨烯的制备一般有三种方法：brodie法、Staudenmaier法、hummers法。

氧化石墨烯材料的制备及应用

氧化石墨烯材料的制备及应用氧化石墨烯 (GO) 是石墨烯 (graphene) 的一种衍生物，是一种单层碳原子结构的二维材料。

GO是石墨烯在实际应用中使用广泛的形态之一，因其独特的物理和化学特性，被广泛应用于生物、能源、传感器、电池等领域。

本文将就氧化石墨烯材料的制备及应用进行论述。

一、氧化石墨烯的制备方法1、Hummers法Hummers法是一种在实验条件下将天然石墨氧化得到氧化石墨烯的方法。

其基本原理是使用硫酸和氧化剂 (如硝酸) 与天然石墨反应，制备出氧化石墨烯。

这种方法在制备氧化石墨烯方面已经被广泛应用，而且可以得到高质量的氧化石墨烯。

2、改良的Hummers法改良的Hummers法是 Hummers法的一种改良。

基本的反应方式与 Hummers法相似，但是改良方法中添加了氯化钠和硝酸钾，从而使反应速度得到了提高。

该方法是一种更加经济和环保的方法，使得制备氧化石墨烯的成本大大降低。

3、热还原法热还原法是一种利用热处理将氧化石墨烯还原成石墨烯的方法。

其基本原理是在高温下，使用还原剂 (如氢气、乙炔等) 将氧化石墨烯还原成石墨烯，从而得到单层石墨烯。

该方法具有高效、低成本等优点，但与其他方法相比，实现单层石墨烯的比例较低。

二、氧化石墨烯的应用1、生物医学领域应用氧化石墨烯具有较好的生物兼容性、低毒性、低免疫原性和高表面积等特性，因此在生物医学领域应用前景广阔。

例如，可以将 GO 纳米材料作为药物载体使用，GO 纳米材料可以将药物包裹在内，增加药物的稳定性和生物利用度，从而提高药物的疗效。

2、环境污染治理氧化石墨烯也可以用于治理环境污染。

例如，一些研究表明，氧化石墨烯可以作为吸附剂，吸附工业废水中的重金属离子，从而实现废水的净化。

3、锂离子电池氧化石墨烯也可以用于制备锂离子电池。

在锂离子电池中，将氧化石墨烯作为电极材料使用，可以有效提高电池的能量密度和循环寿命。

4、传感器应用氧化石墨烯还可以用于制备传感器，例如，氧化石墨烯技术可以用于制备高灵敏度的气体传感器、光学传感器和生物分子传感器等。

石墨烯的氧化还原法制备及结构表征

实验目的：（1）了解石墨烯的结构和用途。

（2）了解氧化后的石墨烯比纯石墨烯的性能有何提升（3）了解Hummers法的原理一、实验原理：天然石墨需要进行先氧化，得到氧化石墨，再经过水合肼的作用下还原，才能得到在水相条件下稳定分散的石墨烯。

石墨的氧化过程采用浓硫酸和高锰酸钾这两种强氧化剂，氧化过程中先加浓硫酸，搅拌均匀后再加高锰酸钾，氧化过程从石墨的边沿进行，然后再到中间，氧化程度与持续时间有关。

氧化过程中要增加石墨的亲水性，以便于分散，分散一般使用超声分散法。

氧化后的氧化石墨烯需要进行离心处理，使得pH值在6到7之间，目的是洗去氧化石墨烯的酸性，根本原因是研究表明氧化石墨烯和石墨烯在碱性条件下可以形成稳定的悬浮液。

氧化石墨烯的还原有多种方法，化学还原和热还原等，化学还原采用水合肼，热还原采用作TGA后，加热到200℃，一般大部分的含氧官能团都能除去。

二、实验内容：1、利用氧化还原法制备石墨烯2、对制得的石墨烯进行结构表征三、实验过程：实验利用Hummers法进行实验：1、在三颈瓶外覆盖冰块，制造冰浴环境，并在三颈瓶内放入搅拌磁石；2、将冰状天然石墨4g和硝酸钠2g倒入三颈瓶中；3、将92ml浓硫酸倒入三颈瓶中；4、开启磁力搅拌器，把溶液搅拌均匀后再缓慢加入高锰酸钾12g，在冰浴环境下搅拌3h；5、升温至35℃，保持搅拌0.5h或1h，此时是对石墨片层中间进行氧化作用，氧化程度与持续时间有关；6、加入去离子水184ml，缓慢滴加，保持温度低于100℃，升温至90℃，保温3h，溶液变红；7、加300ml去离子水和30%的双氧水溶液10ml，使得高锰酸钾反应掉，静置一晚，倒掉上层清液；8、对溶液进行离心操作7-8次，使得pH值在6-7；9、减压蒸馏，进行还原反应得到石墨烯；10、对得到的产物进行结构表征。

六、实验结果及讨论：(A)氧化后的氧化石墨烯悬浮液 (B) 还原过程加热温度对氧化石墨烯含量的对比记录(C)石墨烯的XRD（D）石墨烯的SEM图有（B）可知随着温度的上升，氧化石墨烯反应得越多，占比越低。

氧化石墨烯(GO)聚苯乙烯(PS)的制备与表征

氧化石墨烯（GO）/聚苯乙烯（PS）的制备与表征2.1 引言氧化石墨是石墨经过深度氧化后得到的一种层间距远大于石墨的层状化合物。

氧化石墨具有典型的准二维的片层结构,其层间距为6-11A o之间,层面间含有羟基、羰基等，片层边缘处有羧基。

经过适当的超声波震荡处理极易在水溶液或者有机溶剂中发生剥离分散成均匀的单层氧化石墨烯溶液。

2.2实验操作2.2.1 所用试剂本实验所用到的主要试剂与药品均为分析纯。

水溶液均为去离子水。

测试所需仪器：X射线衍射仪（XRD, D/Max-2400X, Rigaku Co.,Japan, Cu K αradiation(λ=1.54056Å)）、场发射扫描电子显微镜（FE-SEM, Hitachi S-4800)、透射电子显微镜（TEM, HitachiH-600）、Raman衍射仪（Horiba Jobin Yvon LABRAM-HR800型，λ=325nm）、电池测试系统（武汉蓝电的多通道电池测试系统、上海辰华CHI660E）2.2.2氧化石墨烯（GO）的制备与表征将0.75g石墨、90ml浓硫酸、10ml浓磷酸与4.5g高锰酸钾冷水浴搅拌混合，后在50°水浴中搅拌24h，冷却至室温，小心注入200ml冷水，再加入5ml 30%的过氧化氢，观察溶液由砖红色变为褐色，最终变成亮黄色。

我们所制得的GO溶液浓度为10mg/ml。

样品的相组成与相纯度由XRD进行了表征。

由图像（2.1）可以得出，GO的衍射峰位在2θ=11.565°。

根据布拉格公式2dsinθ=nλ可得氧化石墨烯片层间距为0.7646nm，相比于石墨片层间距（0.34nm）有增加，表明层间引入了基团。

图2.2为GO的Raman图像。

纯GO的Raman图谱，有两个特征峰，分别是位于1355cm-1的D峰和位于1606cm-1的G峰D峰对应于六方晶格里的缺陷和无序震动，是氧化石墨烯的缺陷无序的度量。

石墨烯的氧化还原法制备及结构表征

石墨烯的氧化还原法制备及结构表征近年来，石墨烯受到了越来越多的关注，它被认为是一种具有优异性能的二维纳米材料，可以用于电子学、光学学和材料学等多个领域。

石墨烯的制备技术是研究石墨烯特性的基础，氧化还原法是最近几年广泛研究的制备方法之一。

氧化还原法是一种以氧化物为原料，经过高温氧化和还原步骤而得到的石墨烯材料。

在此方法中，以催化剂石墨烯母体（Graphene Oxide，GO）作为原料，然后通过高温的氧化和还原步骤，GO发生氧化和还原反应，使其形成石墨烯（Graphene，G）。

首先，GO必须通过电性溶液（例如，高温氨水）形成超细粉末（粒径小于100 nm），以增加其表面积，并便于进一步处理。

然后，将高温氨水处理的粉末经过一系列的氧化还原反应，最终形成石墨烯，其中包括进行高温氧化（150～200）、还原（250～350）以及石墨化（500～600）等步骤。

石墨烯在结构上具有平板形式，其构成单位只有一个原子，并具有良好的导电性和透明性。

氧化还原方法得到的石墨烯具有良好的均匀性，大部分石墨烯片段为单层和双层，且具有良好的相容性，能够持久稳定存在。

为了表征经过氧化还原法制备的石墨烯的结构，常用的表征技术包括X射线衍射（XRD）、旋转反射显微镜（Raman）和扫描电子显微镜（SEM）等。

其中，X射线衍射（XRD）可用于判断石墨烯的形貌、尺寸和结构等性质，其特征谱即X射线可以提供石墨烯的结构特征。

旋转反射显微镜（Raman）是研究石墨烯结构最为常用的技术之一，也是衡量石墨烯结构质量的重要方法，它能够对石墨烯的厚度、层数、热性质和几何结构进行表征。

最后，扫描电子显微镜（SEM）可以得到石墨烯的粒径、形貌和区域分布等特征，从而对石墨烯的表面形貌进行表征。

综上所述，氧化还原法是最近广泛研究的石墨烯制备技术之一，其具有良好的均匀性和稳定性，对石墨烯的表征技术可以提供结构特征。

X射线衍射（XRD）、旋转反射显微镜（Raman）和扫描电子显微镜（SEM）等可以检测出氧化还原法制备的石墨烯的结构特性，因此，这种制备方法将会成为石墨烯的发展的重要推动力。

氧化石墨烯制备流程及步骤

氧化石墨烯制备的基本流程如下：
材料准备：准备石墨粉末。

氧化石墨烯的制备通常采用Hummers法（Hummers Method）或石墨氧化还原法（Graphite Oxide Reduction Method）。

Hummers法：
在冷却的硫酸中加入冷冻浓硝酸。

将石墨粉末加入到硫酸和硝酸的混合物中，搅拌。

慢慢加入冷却的浓硫酸和浓硝酸的混合物。

持续搅拌，反应进行一段时间。

倒入冷水，使反应停止并产生沉淀。

沉淀用稀硫酸和水洗涤，去除杂质。

沉淀用稀硫酸和水反复洗涤，直至洗涤水的pH值为中性。

将洗涤后的沉淀在真空干燥器中烘干，得到氧化石墨烯。

石墨氧化还原法：
将石墨粉末加入到硝酸等化学试剂中，搅拌。

加热反应，使石墨与氧化剂发生反应生成石墨氧化物。

过滤和洗涤产生的石墨氧化物。

将石墨氧化物在高温下还原，经过退火处理，得到氧化石墨烯。

表征和应用：对制备的氧化石墨烯进行表征，如使用扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）观察其形貌和结构，并研究其在机械、光学、电学等领域的应用。

需要注意的是，氧化石墨烯的制备过程可能会有细微的变化，具体步骤和实验条件会因制备方法和实验室的要求而有所不同。

氧化石墨烯制备方法

氧化石墨烯制备方法一、前言氧化石墨烯是一种重要的二维材料，具有优异的物理和化学性质，因此在能源、电子、光电等领域得到了广泛的应用。

本文将详细介绍氧化石墨烯的制备方法。

二、化学氧化法1. 氧化剂法该方法采用强氧化剂如硝酸、过氧化氢等将石墨烯表面的碳原子部分氧化，形成氧化石墨烯。

具体步骤如下：（1）将石墨粉末加入硝酸中，并加入适量的硫酸作为催化剂。

（2）在搅拌下升温至80-100℃，反应时间为4-6小时。

（3）过滤、洗涤和干燥得到氧化石墨烯。

2. 氢氟酸法该方法采用强酸HF将石墨表面的碳原子部分蚀刻，形成氧化石墨烯。

具体步骤如下：（1）将天然石墨粉末加入HF中，并加入适量的硫酸作为催化剂。

（2）在搅拌下升温至40-60℃，反应时间为1-2小时。

（3）过滤、洗涤和干燥得到氧化石墨烯。

三、物理氧化法1. 等离子体氧化法该方法采用等离子体将石墨表面的碳原子部分氧化，形成氧化石墨烯。

具体步骤如下：（1）将石墨薄片放置在等离子体反应室中，并加入适量的氧气作为氧化剂。

（2）在高温高压下进行反应，反应时间为几分钟至几小时。

（3）取出样品并进行洗涤和干燥得到氧化石墨烯。

2. 气相氧化法该方法采用高温高压下将空气或氮气中的O2与石墨表面的碳原子部分反应，形成氧化石墨烯。

具体步骤如下：（1）将天然石墨粉末放置在高温高压反应器中，并加入适量的O2或N2作为氧化剂。

（2）在高温高压下进行反应，反应时间为几分钟至几小时。

（3）取出样品并进行洗涤和干燥得到氧化石墨烯。

四、还原氧化法1. 热还原法该方法采用高温下将氧化石墨烯还原为石墨，形成还原后的石墨烯。

具体步骤如下：（1）将氧化石墨烯样品放置在高温下进行还原，反应温度为1000-2000℃。

（2）取出样品并进行洗涤和干燥得到还原后的石墨烯。

2. 化学还原法该方法采用还原剂如NaBH4、H2等将氧化石墨烯表面的碳原子部分还原，形成还原后的石墨烯。

具体步骤如下：（1）将氧化石墨烯样品加入还原剂中，并加入适量的催化剂如Pd/C。

氧化石墨烯的sem描述

氧化石墨烯的sem描述氧化石墨烯是一种具有广泛应用前景的二维材料，具有独特的结构和特性。

本文将从结构、制备方法、表征以及应用等方面对氧化石墨烯进行详细描述。

1. 结构氧化石墨烯是由石墨烯经过氧化处理得到的产物。

石墨烯是由碳原子通过sp2杂化形成的六角网格结构，而氧化石墨烯则是在石墨烯表面引入了氧原子。

氧化石墨烯的结构中含有大量的羟基、羧基和环氧基等官能团，使其具有较高的化学活性和表面活性。

2. 制备方法氧化石墨烯的制备方法多种多样，常见的方法包括Hummers法、Brodie法、热氧化法等。

其中，Hummers法是最常用的制备方法之一。

该方法通过将石墨与硫酸、硝酸等强酸混合处理，使石墨表面发生氧化反应，得到氧化石墨烯。

制备过程中需要控制反应温度、时间和酸浓度等参数，以获得高质量的氧化石墨烯。

3. 表征对氧化石墨烯进行表征是了解其结构和性质的重要手段。

常用的表征方法包括扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X 射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等。

其中，SEM 可以观察到氧化石墨烯的表面形貌和层状结构，TEM可以进一步观察其层状结构和原子尺度的细节。

XRD和FTIR可以用于分析氧化石墨烯的晶体结构和官能团的存在情况。

4. 特性氧化石墨烯具有许多独特的特性，使其在各个领域具有广泛的应用前景。

首先，由于氧化石墨烯表面含有丰富的官能团，使其具有良好的亲水性和分散性，有利于其在复合材料、涂料等领域的应用。

此外，氧化石墨烯具有较高的导电性和热导率，可用于制备导电薄膜、传感器、储能器件等。

此外，氧化石墨烯还具有优异的力学性能和化学稳定性，在柔性电子器件、催化剂等方面也有广泛的应用潜力。

5. 应用氧化石墨烯的应用领域非常广泛。

首先，在能源领域，氧化石墨烯可以用于制备高效的储能器件，如锂离子电池、超级电容器等。

其次，在材料领域，氧化石墨烯可以用于制备高强度、高导电性的复合材料，在航空航天、汽车制造等领域具有重要的应用价值。

氧化石墨烯的制备与表征

氧化石墨烯的制备与表征氧化石墨烯是具有广泛应用价值的一种新型材料，其独特的结构和性质使其在电子、光学、热学等领域有着广泛的应用前景，因此，氧化石墨烯的制备与表征成为了科学家们关注的热点问题。

一、氧化石墨烯的制备方法1.化学氧化法制备氧化石墨烯化学氧化法是目前制备氧化石墨烯最常用的方法，其主要原理是利用化学氧化方法将石墨烯表面的氧化物去除，形成氧化石墨烯。

具体的制备方法包括石墨烯的分散、氧化剂的加入、反应温度和时间的控制等，得到的氧化石墨烯质量和产率较高，但其中的缺点是产生的副产物较多。

2. 热氧化法制备氧化石墨烯热氧化法是将石墨烯和氧化剂混合后在高温下进行氧化反应，得到氧化石墨烯的一种方法。

这种方法操作简单，设备要求不高，但产率不高，同时会破坏石墨烯的结构，影响其质量。

3. 氢氧化钾法制备氧化石墨烯氢氧化钾法是一种简单的制备氧化石墨烯的方法，利用氢氧化钾将石墨烯表面的氧化物去除，同时还能降低氧化石墨烯的漂浮性。

但这种方法对质量要求较高，只适用于生产高质量的氧化石墨烯。

二、氧化石墨烯的表征方法1. Raman 光谱Raman 光谱是氧化石墨烯表征中最为常用的一种方法，通过光到达样品表面后的散射、反射、透射、吸收等特性来分析物质的结构。

氧化石墨烯在 Raman 光谱中表现出不规则的峰状分布，通过测量峰的位置及宽度等参数来定量地分析样品的物理性质。

2. X 射线衍射X 射线衍射是一种表征材料晶体结构的方法，可以通过分析衍射峰的位置、强度等信息来确定样品的结晶性质。

氧化石墨烯的X 射线衍射图谱一般以无定型铜片的图谱形式呈现，通过测量衍射峰位置来分析石墨烯结构的残余度。

3. 透射电子显微镜透射电子显微镜是一种高分辨率的电子显微镜，能够显示样品的晶体结构、原子排列等信息。

在氧化石墨烯表征中，透射电子显微镜可以清晰地观察到氧化石墨烯的层数、缺陷和结晶性质等信息，是氧化石墨烯表征中非常重要的一种方法。

综上所述，氧化石墨烯是一种非常重要的材料，其制备和表征对于深入探索其物理性质刻不容缓。

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。

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。

氧化石墨烯的制备方法总结

氧化石墨烯的制备方法方法一：由天然鳞片石墨反应生成氧化石墨，大致分为3 个阶段，低温反应：在冰水浴中放入大烧杯，加入110mL 浓H2SO4，在磁力搅拌器上搅拌，放入温度计让其温度降至4℃左右。

加入-100目鳞片状石墨5g，再加入2.5g NaNO3，然后缓慢加入15g KMnO4，加完后记时，在磁力搅拌器上搅拌反应90min，溶液呈紫绿色。

中温反应：将冰水浴换成温水浴，在磁力搅拌器搅拌下将烧杯里的温度控制在32~40℃，让其反应30 min，溶液呈紫绿色。

高温反应：中温反应结束之后，缓慢加入220mL 去离子水，加热保持温度70~100℃左右，缓慢加入一定双氧水(5 %)进行高温反应，此时反应液变成金黄色。

反应后的溶液在离心机中多次离心洗涤，直至BaCl2检测无白色沉淀生成，说明没有SO42-的存在，样品在40~50℃温度下烘干。

H2SO4、NaNO3、KMnO4一起加入到低温反应的优点是反应温度容易控制且与KMnO4反应时间足够长。

如果在中温过程中加入KMnO4，一开始温度会急剧上升，很难控制反应的温度在32~40℃。

技术路线图见图1。

方法二：Hummers 方法采用Hummers 方法[5]250 mL 的2 g 石墨粉和1 g加入6 g 2035℃左右30 min20 min5%HCl 溶液和去离子水洗涤直到滤液中无硫酸根被检测到为止。

最后将滤饼置于60℃的真空干燥箱中方法三：修正的Hummers方法采用修正的Hummers方法合成氧化石墨，如图1中(1)过程。

即在冰水浴中装配好250 mL的反应瓶，加入适量的浓硫酸，磁力搅拌下加入2 g 石墨粉和1 g硝酸钠的固体混合物，再缓慢加入6 g高锰酸钾，控制反应温度不超过10 ℃，在冰浴条件下搅拌2 h后取出，在室温下搅拌反应5 d。

然后将样品用5 %的H2SO4（质量分数）溶液进行稀释，搅拌2 h后，加入6 mL H2O2，溶液变成亮黄色，搅拌反应2 h离心。

醇胺功能化氧化石墨烯的制备与表征

醇胺功能化氧化石墨烯的制备与表征一、引言石墨烯是已知的世界上最薄、最坚硬的纳米材料。

自2004年Geim和Novoselov从石墨中分离出石墨烯以来，石墨烯已成为研究者们的热点[1]。

石墨烯是碳原子sp2杂化连接的二维纳米材料，具有优良的电学性能[2]，热学性能[3]，机械性能[4]等,可广泛用于分子传感器[5]、电池[6]、超级电容器[7]和纳米材料[8]等中。

可以预见，石墨烯将会拥有广阔的应用前景。

但是在实际应用中还存在一些问题，首先是石墨烯的制备。

微机械分离法是目前最直接的方法，但是该方法效率低下[9]。

本文是通过先制得氧化石墨，再还原得到石墨烯。

世界上许多研究者都参与到其中[10-12]。

其次，是因为单层石墨烯易堆叠在一起，不能稳定分散在溶剂中。

但是我们可以通过对石墨烯片层表面的缺陷和周边处引入一些特定的官能团达到对其功能化的目的，不仅可以使石墨烯的结构和性能得到一定程度的改变，还有可能在其他领域得到拓展。

由于功能化的石墨烯在成型加工方面、与其他材料符合方面和制备新型材料方面的巨大优势，制备出具有活性官能团并能稳定分散在溶剂中的石墨烯，有广阔且光明的应用前景，在石墨烯研究领域也拥有重大意义。

氧化石墨烯可以看作是石墨烯的氧化物。

氧化石墨烯具有羟基、羧基、环氧基等大量活性基团[13]。

正是因为含有这些活性官能团，所以可以改性过后接上一些其他官能团对其进行功能化。

功能化主要是通过改变石墨烯表面的官能团来进行功能化的。

或者是在其表面插入特定的官能团来达到功能化的目的。

功能化有共价键和非共价键的。

其中，Stankovich S、Piner R D[14]等用异氰酸酯和氧化石墨烯上的羟基和羧基反应，制备出一系列的异氰酸酯功能化的石墨烯，可以在许多极性非质子溶剂中稳定均匀分散。

该反应条件要求不高，操作简单，效率高，但异氰酸酯是剧毒物质，限定了其应用范围。

Niyogi等人首先利用SOCl2对氧化石墨烯表面的-COOH进行活化，生成酰氯，再用十八胺与其反应，从而在石墨烯表面上引入长链烷基，经此步骤功能化的石墨烯的厚度仅为0.3-0.5nm，并且可以溶于四氢呋喃和四氯化碳等较常用的有机溶剂中。

石墨烯的氧化还原法制备及结构表征

实验目的：（1）了解石墨烯的结构和用途。

氧化过程中要增加石墨的亲水性，以便于分散，分散一般使用超声分散法。

氧化石墨烯的还原有多种方法，化学还原和热还原等，化学还原采用水合肼，热还原采用作TGA后，加热到200℃，一般大部分的含氧官能团都能除去。

氧化石墨烯的制备与性能

氧化石墨烯的制备与性能1. 氧化石墨烯的概述氧化石墨烯（Graphene Oxide，GO）是一种由石墨烯经过氧化反应处理而得到的材料。

GO是具有非常广泛应用前景的新兴纳米材料，它的化学稳定性和电学性质使其在石墨烯生物学、光伏电池、半导体材料、传感器、储能材料等领域得到了广泛的关注。

下面将介绍氧化石墨烯的制备方法以及其主要性质。

2. 氧化石墨烯的制备方法目前，制备氧化石墨烯主要有两种方法：Hummers法和改良Hummers法。

（1）Hummers法Hummers法由美国人W.S. Hummers在1958年创立。

此法的核心是石墨的强酸氧化，以得到氧化石墨烯。

该方法操作简单、容易控制，但是存在强酸和钾氟化物等有毒有害物质，有一定的安全风险。

（2）改良Hummers法为了去除Hummers法中存在的安全隐患，许多研究者对其进行了改良。

改良后的方法通常会用不同的氧化剂与酸进行氧化反应，以得到氧化石墨烯。

不同的改良方法会对氧化石墨烯的质量和性质产生不同的影响。

3. 氧化石墨烯的性质（1）表面化学基团氧化石墨烯表面具有氧、羧、羟基等化学基团。

这些基团可以在改性上起到重要的作用。

（2）导电性GO为一种氧化物，其导电性质显著降低，但仍可用于柔性电子器件等应用。

（3）光学性质GO在紫外光谱和红外光谱上有明显的吸收峰。

此外，GO的吸收峰随着其结构的不同而产生不同的变化。

（4）尺寸及结构特征GO的片层结构可以通过透射电子显微镜等手段进行表征。

GO的片层结构尺寸非常小，同时其结构也很有序。

4. 氧化石墨烯的应用前景氧化石墨烯具有很广泛的应用前景，特别是与其它材料的复合应用十分值得探究。

（1）血糖传感器氧化石墨烯和纳米金的复合可以制备出高灵敏的血糖传感器，用于血糖检测。

（2）柔性电子材料由于GO的柔韧性和高强度，它可以制造出柔性电子材料，如可弯曲的屏幕等。

（3）能源领域氧化石墨烯可以用于制造超级电容器和锂离子电池等储能材料。

石墨烯的氧化还原法制备及结构表征

石墨烯的氧化还原法制备及结构表征
石墨烯是一种二维碳材料，具有优异的性能，如超强弹性、优良的热导率和电学性能等。

目前，主要的制备技术有氧化还原法。

氧化还原法是用氧化剂把石墨彻底分解成碳氧微粒，再用还原剂将碳氧微粒重组成石墨烯的技术。

其具体实现过程主要包括选择介质、制备原料碳原料悬浮液，合成悬浮液氧化/ 竞争性反应，滤液洗涤，单分子层稳定化吸附，水热处理法, 热处理，电解沉积等步骤。

氧化还原制备石墨烯的好处是可以制备灵活多变的微纳结构，如各种卷曲石墨烯，交织石墨烯和空心石墨烯等，尺寸可以调节范围从几纳米到几十纳米；另外，由于控制了还原反应，可以调节它的结构,例如碳冒号数量,棱镜样角等纳米特征，从而改变其物理性能；此外，氧化还原法可以在各种介质，如水、溶剂混合物、电解质、有机溶剂中实现绿色环保的合成。

可见，氧化还原法是一种有效的制备石墨烯的方法，它具有灵活的形状、微纳的结构、易于控制的参数和绿色环保的特点，使石墨烯在电子、力学和绝热方面具有广阔的应用前景。

_石墨烯的氧化还原法制备及结构表征

收稿日期：2010-04-16。

收修改稿日期：2010-06-28。

国家自然科学基金资助项目(No ．40502008)。

＊通讯联系人。

E -mail ：sunhongjuan@ ；会员登记号：S130010615S 。

第一作者：杨勇辉，男，26岁，硕士研究生；研究方向：纳米材料制备。

石墨烯的氧化还原法制备及结构表征杨勇辉1孙红娟＊,2彭同江2(1西南科技大学理学院，绵阳621010)(2西南科技大学矿物材料及应用研究所，绵阳621010)摘要：采用改进的Hummers 法对天然鳞片石墨进行氧化处理制备氧化石墨，经超声分散，然后在水合肼的作用下加热还原制备了在水相条件下稳定分散的石墨烯。

用红外光谱、拉曼光谱、扫描探针显微镜和ζ电位仪对样品进行了结构、谱学、形貌和ζ电位分析。

结果表明，石墨被氧化后形成以C=O 、C -OH 、-COOH 和C -O -C 等官能团形式的共价键型石墨层间化合物；还原氧化石墨后形成的石墨烯表面的官能团与石墨的相似；氧化石墨烯和石墨烯在碱性条件下可形成稳定的悬浮液；氧化石墨烯和石墨烯薄片厚度为1.0nm 左右。

考察并讨论了还原过程中水合肼用量，体系反应温度、反应时间和pH 值对石墨烯还原程度和稳定性的影响，水合肼用量和反应时间是影响石墨烯还原程度的主要因素；pH 值对石墨烯稳定性影响较大。

关键词：石墨烯；氧化石墨；Hummers 法；氧化还原法中图分类号：O613.71文献标识码：A文章编号：100-4861(2010)11-2083-08Synthesis and Structural Characterization of Graphene by Oxidation ReductionYANG Yong -Hui 1SUN Hong -Juan ＊,2PENG Tong -Jiang 2(1College of Science,Southwest University of Science and Technology,Mianyang,Sichuan 621010)(2Institute of Mineral Materials &Application,Southwest University of Science and Technology,Mianyang,Sichuan 621010)Abstract:The graphite oxide (GO)was prepared from purified natural flake graphite by the modified Hummers method.The colloidal form of graphene was subsequently prepared by ultrasonicating GO in the presence of hydrazine hydrate.The samples were characterized by using FTIR,Raman,Scanning Probe Microscopy (SPM)and ζpotential technique.The results suggest that the graphite is oxidized to covalent bond -type graphite intercalation compounds with various oxygen bearing functional groups (C=O,C -O,C -OH,-COOH and C -O -C).FTIR spectra show that the surface functional groups of graphite and graphene are almost the same.Graphene oxide and graphene can readily form stable aqueous colloids in water or in alkali solution with uniform sheet thickness of 1nm.The factors affecting reduction degree and stability of graphene were discussed in reduction process,such as hydrazine hydrate dosage,reaction time and pH value in system.Reduction degree of graphene is mainly controlled by hydrazine hydrate dosage,reaction time in system while the stability is mainly affected by the pH value.Key words:graphene;graphite oxide;Hummers method;oxidation reduction石墨烯是由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶体结构的一种新型炭质材料，是自然界已知材料中最薄的一种材料。