石墨烯的化学方法合成及其表征
石墨烯的制备方法及其性能表征研究
石墨烯的制备方法及其性能表征研究石墨烯是一种二维晶体材料，由单层碳原子构成的六角形排列。
它具有许多特殊的物理和化学性质，如极高的导电性和热导率、强的力学性能和化学稳定性等。
这些性质使得石墨烯在电子学、光电器件、催化、传感器、储能等领域具有广泛的应用前景。
本文主要介绍石墨烯的制备方法及其性能表征研究。
石墨烯的制备方法有多种，如机械剥离法、化学气相沉积法、热分解法、还原氧化石墨烯法等。
其中，机械剥离法是最早的一种方法，它是通过粘贴胶带或用一个针尖插入石墨进行石墨片剥离得到单层石墨烯。
这种方法简单易行，但是只能得到小面积的石墨烯晶体，并且剥离过程中会引入大量缺陷。
化学气相沉积法是一种比较常用的石墨烯制备方法。
它可以通过将金属衬底（如铜、镍等）置于高温下，加入一定的碳源（如甲烷、乙烯等）和氢气，使得石墨烯生长在金属下方，并在后续步骤中通过化学腐蚀去除金属衬底得到石墨烯。
热分解法则是将高温下的芳香烃分子裂解成碳原子，生成石墨烯的方法。
这种方法可以得到高品质的石墨烯，并适合进行大规模合成。
还原氧化石墨烯法则是将氧化的石墨烯还原成石墨烯。
这种方法可以通过化学还原、热还原等方式实现，但仍然存在一定的缺陷和挑战。
石墨烯的性能表征研究主要包括光学、电学、力学等方面。
这些性质的测试需要使用一系列的实验技术和仪器，如拉曼光谱、透射电镜、扫描电子显微镜、压电力学仪等。
拉曼光谱是石墨烯最常用的表征手段之一，它可以通过检测碳原子之间的振动模式获取石墨烯晶体结构的相关信息。
透射电镜则可以用来观察石墨烯的颗粒大小、形貌和晶体结构等，是一种非常常用的性能表征方法。
扫描电子显微镜和压电力学仪则可以用来研究石墨烯的力学性能、导电性能等。
在石墨烯的应用方面，目前已经涌现出了许多有趣的研究成果。
石墨烯晶体的高导电性和热导率使得其成为一种优秀的传感元件，如可以应用于气体和生物传感器等领域。
此外，石墨烯的力学性能也很优异，有望作为一种高强度材料应用于多种机械领域。
石墨烯合成方法的总结
石墨烯合成方法的总结一、化学分散方法（1）氧化石墨的制备：将一定量的石墨粉加入含有适量浓硫酸的大烧杯中，温度控制在0℃，在烧杯中加入硝酸钠和高锰酸钾的混合物，反应完全以后，在35℃的恒温水浴中保温30Min ，加入适量的蒸馏水稀释，稀释以后加入5%的双氧水趁热过滤，滤饼用稀盐酸洗涤数次，真空干燥。
石墨粉H 2SO 4NaNO 3KMnO 40℃35℃保温30M in H 2O 2过滤干燥GO（2）石墨烯的制备：将一定量的氧化石墨（GO ）和水以适当的比例加入三口烧瓶中，得到黄褐色的分散液。
超声分散液直至溶液无明显的颗粒存在，然后再在三口烧瓶中加入适量的肼，在在1 0 0℃油浴中回流2 4 h ，产生黑色颗粒状沉淀，过滤、洗涤（水和乙醇数次）烘干即得石墨烯。
GO 2黄褐色分散液超声无颗粒存在N 2H 4100℃ 24h 过滤洗涤干燥石墨烯二、化学气象沉积方法碳氢化合物(CH 4)气体可以在过渡金属镍（Ni ）的表面生长石墨烯薄片。
其具体过程如下：用电子束蒸发的方法在SiO 2/Si 衬底上沉积一层厚度小于300nm 的Ni 薄膜，然后将样品放入石英管中，通入Ar 进行保护，加热至1000℃，然后通入甲烷、氢气和氩气的混合反应气体，最后利用氩气使样品以10℃/s 的速率快速的降到室温。
降温的速率对于抑制更多层碳薄膜的形成以及对后续石墨烯从衬底上的分离起着很关键的作用。
石墨烯薄片的转移：（1） 利用聚二甲基硅氧烷（PDMS ）印章贴在生长了石墨烯薄片的Ni 衬底上.然后用FeCl 3或者是HNO 3腐蚀掉Ni 基质，从而可以使石墨烯附着PDMS 上，在把PDMS 印压在其它的衬底上，撕掉PDMS ，最终可以成功的将石墨烯转移。
（2） 利用FeCl 3将Ni 衬底在适当的PH 值下进行腐蚀，片刻以后，石墨烯薄膜将悬浮在溶液中。
再将此石墨烯转移到其他的衬底上，用HF 溶液腐蚀掉SiO 2/Si 即可得到石墨烯薄膜.三、取向附生法取向附生法则是利用生长基质的原子结构“种”出石墨烯，但采用这种方法生产的石墨烯薄片往往厚度不均匀，且石墨烯和基质之间的黏合会影响碳层的特性。
石墨烯的制备及物理化学性质
石墨烯的制备及物理化学性质在材料科学中，石墨烯是一种薄而强壮、导电、导热的材料，具有许多应用的潜力。
石墨烯是由一层厚的碳原子构成的，这些碳原子形成了具有六边形排列的、类似于蜂窝的晶格。
石墨烯的厚度仅为单层碳原子，也就是说，它只有2.1埃的厚度。
本文将详细介绍石墨烯的制备及其物理化学性质。
一、石墨烯的制备方法1. 化学气相沉积法化学气相沉积法是一种制备大面积单层石墨烯的有效方法。
这种方法利用了金属催化剂（如铜）的功效，在高温下使石墨烯形成。
该方法可以通过单层石墨烯的生长时间、温度、气压和气体组成等参数来控制石墨烯层数和晶体质量。
2. 机械剥离法机械剥离法是通过用胶带将厚的石墨片层层剥离来制备单层石墨烯的简单但耗费时间和精力的方法。
在这种方法中，厚的片状石墨材料被黏在胶带上，然后胶带被剥离下来，带走一层石墨片。
通过反复剥离，可以生产出质量高、单层薄的石墨烯。
3. 氧化石墨还原法氧化石墨还原法是一种通过将石墨氧化物还原来制备石墨烯的方法。
在这种方法中，石墨被暴露在酸性溶液中以形成石墨烯氧化物。
然后，溶液中的石墨烯氧化物通过化学还原来转化为石墨烯。
这种方法是一种简单和可控的制备单层石墨烯的方法。
二、石墨烯的物理化学性质1. 强韧刚硬石墨烯具有很高的力学强度和刚度，且可以适应各种形式的弯曲或平面应变。
这种强劲和柔韧的特性使得石墨烯非常有吸引力，因为它可以应用于许多行业，如航空航天工业和军事领域等。
2. 巨大的比表面积和孔隙率石墨烯的单层结构使其具有巨大的表面积和孔隙率，因此具有优异的吸附分子的能力。
这种能力使石墨烯在油气、环保、医学等领域中有着广泛的应用前景。
3. 高导电性和热导率石墨烯是一种优异的电器材料，具有高导电性和热导率。
同时，石墨烯还表现出热稳定性和低电子热容。
这些特性使其在微电子器件、传感器、太阳能电池等领域中有广泛的应用。
4. 光学性质和透明性单层石墨烯具有很高的透明性和光学吸收能力，因此在显示技术、激光器和生物成像等领域有着广泛的应用。
石墨烯的制备及表征
石墨烯的制备及表征李亮;胡军;班兴明;陈郁勃【摘要】为了得到高性能的石墨烯材料,采用水合肼、茶多酚与抗坏血酸3种不同的还原剂将氧化石墨烯还原制备得到石墨烯.通过红外光谱、X射线衍射、接触角对产物的结构进行表征,采用四探针法测试电导率,循环伏安法和计时电位法测试电化学性能.水合肼、茶多酚与抗坏血酸这3种还原剂都能有效地将氧化石墨烯结构中的亲水基团去除,得到疏水的石墨烯.通过比较3种还原剂制备的石墨烯的电化学性能,发现通过茶多酚还原得到的石墨烯的导电性能最好,当电流密度为3 A/g时,茶多酚还原得到的石墨烯电容性能达到609 F/g,保持率达到87.71％.这表明由茶多酚还原得到的石墨烯具有更为优良的电化学性能.【期刊名称】《武汉工程大学学报》【年(卷),期】2014(036)008【总页数】5页(P46-50)【关键词】石墨烯;茶多酚;电化学性能【作者】李亮;胡军;班兴明;陈郁勃【作者单位】武汉工程大学材料科学与工程学院,湖北武汉430074;武汉工程大学材料科学与工程学院,湖北武汉430074;武汉工程大学材料科学与工程学院,湖北武汉430074;武汉工程大学材料科学与工程学院,湖北武汉430074【正文语种】中文【中图分类】O633石墨烯因其优异的电学﹑光学和机械性能被科学界称作奇迹材料[1-2]，吸引了众多科学家和大量科研资金的投入，石墨烯的发现更是获颁 2010年度诺贝尔物理学奖[3-5].石墨烯最常用的制备方法是氧化还原法，步骤是先将石墨氧化成氧化石墨，再将氧化石墨剥离成氧化石墨烯，最后将氧化石墨烯还原成石墨烯.过程中常用到的氧化剂为高锰酸钾，高氯酸等，常用的还原剂为水合肼，联氨等.本文分别采用传统的水合肼，茶多酚，抗坏血酸作为还原剂，将氧化石墨烯还原成石墨烯，并将不同还原剂还原得到的石墨烯产物的电化学性能进行对比研究.1 实验部分1.1 石墨烯的制备方法a.水合肼作为还原剂：取一定量氧化石墨烯放入30 mL蒸馏水中，超声分散30 min后加水稀释至100 mL.用25%的氨水调节pH=10.向氧化石墨烯悬浮液中加入2 mL水合肼，使其混合均匀.加热至90 ℃，搅拌5 h.将所得产物过滤，用蒸馏水洗涤，真空60 ℃干燥24 h.密封保存，备用.b.茶多酚作为还原剂：取2 g绿茶粉加入到100 mL蒸馏水中，煮沸.过滤掉剩余茶叶粉末，绿茶水备用.取一定量氧化石墨烯加入到上述绿茶水中，加热至90 ℃，搅拌10 h.将产物过滤，用蒸馏水洗涤，真空60 ℃干燥24 h.密封保存，备用.c.抗坏血酸作为还原剂：取一定量氧化石墨烯放入30 mL蒸馏水中，超声分散30 min后加水稀释至100 mL.取一定量维生素C片研磨成粉末，加入氧化石墨烯悬浮液中，搅拌使其混合均匀.加热至90 ℃，搅拌24 h.将所得产物过滤，用蒸馏水洗涤，真空60 ℃干燥24 h.密封保存，备用.1.2 石墨烯的表征红外光谱(FT-IR)测试采用TJ270红外光谱仪，X射线衍射(XRD)测试采用BrukerD8 X射线粉末衍射仪.电化学性能测试是以1 moL/L KCl溶液为电解液，将产物固定在铂盘电极上作为工作电极，铂丝为对电极，Ag/AgCl电极为参比电极的三电极体系中进行.2 结果讨论与分析2.1 红外光谱分析(FT-IR)图1为采用不同还原剂还原氧化石墨制备的石墨烯的红外光谱图.从图中可以看出不同还原剂制备的石墨烯光谱图均在3 450 cm-1和1 632 cm-1处出现吸收峰，这与石墨原料的红外光谱图基本一致[6]，而未出现氧化石墨中一些极性基团的吸收峰，说明在还原剂的作用下，石墨烯中的含氧官能团大大减少，还原效果较好. 注：(a)水合肼，(b)茶多酚，(c)抗坏血酸图1 采用不同还原剂制备的石墨烯的红外光谱图 Fig.1 FTIR spectrum of graphene2.2 X-射线衍射分析(XRD)图2为产物的X射线衍射谱图，图中在2θ角为22.4°和7.2°出现了衍射峰，22.4°处的衍射峰对应石墨的(002)晶面，说明部分氧化石墨中的含氧官能团被除去了，同时说明石墨烯微晶排列较为无序或者存在较大的晶格缺陷，无法回到有序排列的状态.7.2°可能对应未氧化完全的氧化石墨(001)晶面的衍射峰.注：(a)水合肼，(b)茶多酚，(c)抗坏血酸图2 采用不同还原剂制备的石墨烯的XRD图 Fig.2 XRD patterns of graphene2.3 电导率表1为3种不同还原剂制备的石墨烯的电阻率和电导率数据.石墨在强氧化剂的作用下，其结构中的sp2结构和共轭π键被破坏，形成羟基，羧基及环氧基等极性官能团，形成sp3杂化的氧化石墨.结构层中的共轭π键被破坏，导致氧化石墨是绝缘体.氧化石墨经过还原剂还原后，其结构中的极性官能团被除去，恢复表面共轭结构，从而恢复期导电性.图中数据也说明了这一点，石墨烯(茶多酚)的电导率为2.604 S/cm，其导电性最好.表1 3种不同还原剂制备的石墨烯的电导率数据Tabel 1 Conductivities of graphene prepared by three different reducing agents样品电阻率/(Ω/cm)电导率/(S/cm)石墨烯(水合肼)0．5961．678石墨烯(茶多酚)0．3842．604石墨烯(抗坏血酸)0．472．1282.4 接触角从表2中可以看出，3种还原剂制备的石墨烯的接触角都大于90°，说明产物是完全疏水的，氧化石墨烯GO层状结构中含有大量的极性基团，例如羟基，羧基，羰基以及环氧基等，大大增强了GO的亲水性能，所以GO是完全溶于水的，可见还原过程GO结构中极性基团还原了，得到了疏水的层状石墨烯.表2 3种不同还原剂制备的石墨烯的接触角数据Tabel 2 Water contact angles of graphene prepared by three different reducing agents样品接触角/(°)石墨烯(水合肼)123．87石墨烯(茶多酚)92．62石墨烯(抗坏血酸)101．992.5 电化学性能测试石墨烯是由碳原子紧密堆积成的准二维层状结构物质，具有优异的电学性质，光学性质以及力学性质等.其结构中未成键的电子可以在晶格中自由移动，使其具有很好的导电性和电容性质，本文通过循环伏安法和恒电流充放电法对石墨烯的电容性质进行研究.图3为通过不同还原剂(分别为水合肼，茶多酚和抗坏血酸)还原氧化石墨制备石墨烯的循环伏安图，扫描速率分别为a:0.01 V/s，b:0.02 V/s，c:0.05 V/s，d:0.1 V/s.石墨烯(水合肼)的循环伏安曲线没有明显的氧化还原峰，并且曲线呈现近似的矩形形状，石墨烯(茶多酚)的循环伏安曲线有微弱的氧化还原峰，但是曲线整体也呈现矩形形状，对于石墨烯(抗坏血酸)曲线呈现规则的矩形，没有明显的氧化还原峰，说明3种还原剂制备的石墨烯材料都具有很好的电容性质.从图3(Ⅳ)中可以看出，石墨烯(水合肼)的循环伏安图面积最小，说明其电容最小，其次电容较小的是石墨烯(抗坏血酸)，循环伏安面积最大的是石墨烯(茶多酚)，说明其比电容最大，电化学性能最好.(Ⅰ)水合肼(Ⅱ)茶多酚(Ⅲ)抗坏血酸(Ⅳ)3种还原剂图3 不同还原剂合成石墨烯的循环伏安图Fig.3 Cyclic voltammograms of graphene reduced由图4(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)中可以看出，3种石墨烯材料的充放电曲线呈现良好的线性关系，并且对称性良好，说明这3种石墨烯材料的充放电可逆性良好，具有良好的电容特性.当电流密度为3 A/g时，根据计算石墨烯(茶多酚)的电容性能最好，其比容量最大，值为609 F/g，石墨烯(抗坏血酸)最大比容量为237.15 F/g，石墨烯(水合肼)的最大比容量为82.5 F/g，这也与循环伏安图计算的结果相一致.说明石墨烯(茶多酚)最适合做超级电容器电极材料.(Ⅰ)水合肼(Ⅱ)茶多酚(Ⅲ)抗坏血酸图4 不同还原剂合成石墨烯的充放电图Fig.4 Constant current charge/discharge curves图5为根据充放电图计算的石墨烯比电容与电流密度关系图.从图5可以看出随着电流密度的增大，比容量值逐渐减小.主要是因为在电流较小的情况下，石墨烯内部较深的孔洞都能发挥双电层电容的性质，使整个电路中的阻抗较小；当电流升高时，由于受扩散控制，石墨烯内部较深的孔不能被完全利用，电路中的阻抗增加，导致比电容下降.图5 根据充放电图计算的石墨烯比电容Fig.5 Constant currentcharge/discharge curves of graphene图6为石墨烯(水合肼)(a)石墨烯(抗坏血酸)(b)和石墨烯(茶多酚)(c)的循环次数图，从图中可以看出3种还原剂制备的石墨烯材料的循环性能很好.石墨烯(茶多酚)的初次放电容量为480.25 F/g，前200圈的比容量有相对较大幅度的损耗，损耗率约为4.14%，循环1 000圈后的放电比容量为451.33 F/g，总容量损耗率为6.02%，说明制备的石墨烯(茶多酚)的稳定性很好，具有很好的循环性能.而石墨烯(抗坏血酸)的初次放电容量为130.7 F/g，循环1 000圈后，放电比容量为114.63 F/g，总容量损耗为12.29%，石墨烯(水合肼)的初次放电比容量为80.4 F/g，循环1 000圈后，放电比容量为70.125 F/g，总容量损耗为12.77%.说明制备的石墨烯材料的电化学性能很好，稳定性良好，具有较好的循环性能.注：(a)水合肼，(b)抗坏血酸，(c)茶多酚图6 还原的石墨烯的循环圈数-电容保持率曲线比较图Fig.6 Comparison of cycle number and retention rate of capacitance of graphene3 结语分别用水合肼，抗坏血酸和茶多酚还原得到石墨烯，并分别测试了它们的性能，茶多酚还原得到石墨烯的导电性能最好，电容性能也最好.石墨烯具有很好的导电性，化学稳定性及热力学稳定性，有望被用于电子器件构造.致谢此研究受到国家自然科学基金委员会资助和武汉工程大学资金资助，特表感谢！参考文献：[1] LI D,MULLERr M B,GILJE S.Processable aqueous dispersions of graphene nanosheets[J].Nat Nano,2008,3:101-105.[2] JUNG I,DIKIN D A,PINER R D.Tunable electrical conductivity ofindividual graphene oxide sheets reduced at low temperatures[J].Nano Lett,2008,8:4283-4287.[3] GUO S J,DONG S J,WANG E K.Polyaniline/Pt hybrid nanofibers:high-efficiency nanoelectrocatalysts for electrochemicaldevices[J].Small,2009,5:1869-1876.[4] WANG H L,ROBINSON J T,LI X L.Solvothermal reduction of chemically exfoliated graphene sheets[J].J Am Chem Soc,2009,131:9910.[5] CHEN G H,WENIG W G,WU D.PMMA/graphite nanosheets and its conducting properties[J].Eur Polym J,2003,39:2329-2335.[6] CHANDRA S,BAG S,BHAR R,et al.Sonochemical synthesis and application of rhodium-graphene nanocomposite[J].J Nanoparticle Res,2011,13,2769-2777.。
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。
电化学剥离法制备石墨烯及表征
电化学剥离法制备石墨烯及表征
电化学剥离法是一种制备单层石墨烯的方法，其基本原理是利用电解液中的化学物质对石墨的氧化作用，使其分解成单层石墨烯，再通过电场或其他方式将其分离。
该方法具有简单、成本低、可批量生产等优点。
下面是电化学剥离法制备石墨烯的基本步骤：
1.将石墨片置于电解液中（如硫酸、氢氟酸等），使用电极进行电解。
在电解的过程中，石墨会发生氧化反应，使原本属于石墨的原子层逐层被氧化物剥离。
逐渐形成单层厚度的石墨烯片。
2.加入表面活性剂，如十二烷基硫酸钠等，分散石墨烯片。
3.将分散后的石墨烯涂到硅衬底上，并进行干燥。
待硅衬底上的石墨烯薄片形成后，就可以进行分离和提取。
4.对薄片进行表征，如扫描电镜（SEM）或透射电镜（TEM）等分析手段，观察其形貌和结构，确定其厚度、质量和晶体结构等特征。
电化学剥离法制备的石墨烯具有高质量、单层结构、优良的电学、化学性质等特点，十分适用于各种领域的研究和应用。
石墨烯及碳材料的化学合成与应用
石墨烯及碳材料的化学合成与应用一、引言石墨烯作为一种新兴的碳材料，在近年来引起了广泛的关注和研究。
它具有独特的二维结构和出色的性能，被认为是未来科技领域的重要突破口。
本文将以人类的视角，对石墨烯的化学合成方法和其在各个领域的应用进行叙述。
二、石墨烯的化学合成1. 机械剥离法机械剥离法是最早发现和应用的石墨烯制备方法之一。
通过用胶带或尖锐的工具剥离石墨矿石或石墨烯氧化物的表面，使其逐渐剥离成单层或多层石墨烯。
这种方法简单易行，但产量较低且不易控制石墨烯的质量。
2. 化学气相沉积法化学气相沉积法是一种常用的大面积石墨烯制备方法。
通过在金属衬底上，将含碳气体在高温下分解，使碳原子沉积在金属表面，并形成石墨烯结构。
这种方法制备的石墨烯质量较高，但需要高温条件和复杂的设备。
3. 液相剥离法液相剥离法是一种将石墨矿石或石墨烯氧化物浸泡在溶剂中，通过超声处理或机械搅拌使其剥离成石墨烯的方法。
这种方法制备的石墨烯质量较高，但对溶剂和剥离条件的选择有较高要求。
三、石墨烯的应用1. 电子器件石墨烯具有优异的电子传输性能和高载流子迁移率，被广泛应用于电子器件领域。
例如，石墨烯可以用作柔性显示屏的透明电极材料、高性能晶体管的通道材料等。
2. 能源存储石墨烯在能源存储领域有着广阔的应用前景。
石墨烯可以用作锂离子电池的负极材料，具有高电导率和较高的比表面积，能够提高电池的充放电速率和容量。
3. 催化剂石墨烯具有大量的活性表面和丰富的π电子体系，因此在催化剂领域也有着重要的应用。
例如，石墨烯可以用作氧还原反应催化剂、电解水制氢催化剂等。
4. 生物医学石墨烯在生物医学领域的应用也备受关注。
石墨烯可以用作药物传递载体、光热治疗剂和生物传感器等。
其优异的生物相容性和生物降解性使其成为理想的生物医学材料。
四、结论石墨烯作为一种新兴的碳材料，其化学合成方法和应用领域正不断拓展和完善。
通过机械剥离法、化学气相沉积法和液相剥离法等方法，可以制备高质量的石墨烯。
石墨烯的制备与表征研究
石墨烯的制备与表征研究
石墨烯是由碳原子组成的二维材料，其具有极高的强度、导电性和热导率等特性，在各个领域都有着广泛的应用前景。
为了更好地利用石墨烯，石墨烯的制备与表征研究也得到了广泛的关注和研究。
制备石墨烯主要有以下几种方法：
1.化学剥离法
将石墨材料分散在溶液中，通过化学方法分离出单层或少层石墨烯。
2.机械剥离法
利用粘胶带对石墨材料进行多次剥离，最终得到单层或少层石墨烯。
3.热剥离法
将高温下的石墨材料进行剥离，从中得到单层或少层石墨烯。
表征石墨烯主要有以下几种方法：
1.扫描电子显微镜(SEM)
通过对石墨烯的形貌和结构进行观察和分析，进而了解其表面形态特征和质量情况。
2.原子力显微镜(AFM)
通过测量样品表面的原子力，了解石墨烯的厚度、表面形貌等物理信
息。
3.光电子能谱(XPS)
通过分析样品表面的光电子能谱，了解石墨烯的元素组成和化学价态等信息。
综上所述，石墨烯的制备与表征是使用石墨烯的前提条件，只有了解这些基础性的知识才能更好地应用石墨烯进行各种研究和应用，包括电子学、能源、传感器等领域，对人类社会的科学技术发展有着重要的推动作用。
石墨烯的制备及表征
石墨烯制备及表征摘要本文采用液相氧化法制备氧化石墨烯，考察浓硫酸用量，高锰酸钾用量，室温氧化时间及90ºC下氧化时间对氧化石墨生成的影响，初步探讨了石墨的液相氧化过程。
研究结果表明：XRD可表征产物的氧化程度，氧化程度足够高的产物其XRD谱中出现尖锐的氧化石墨面的特征衍射峰。
制备氧化石墨烯的原料为天然鳞片石墨，浓硫酸，高锰酸钾，双氧水。
使用的设备仪器有电子分析天平，搅拌器，恒温水浴箱，真空干燥器，超声波震荡器，离心沉淀机，管式炉。
1 前言石墨在浓硫酸，硝酸，高氯酸等强酸和少量氧化剂的共同作用下可形成最低阶为1阶的石墨层间化合物，这种低阶石墨层间化合物在过量强氧化剂如高锰酸钾，高氯酸钾等的作用下，可继续发生深度液相氧化反应，产物水解后即成为氧化石墨，在制备的过程中浓硫酸等的用量室温，高温反应的时间都对最终产物有较大影响。
因此控制试剂的用量及反应的时间存在较大的难度。
本文就浓硫酸，高锰酸钾的用量，室温及90℃高温的反应时间，和节约试剂等方面对该反应进行了进一步探究，找出了一套更完美的实验方案。
2 实验2.1 氧化石墨烯和石墨烯的制备将10g石墨和适当量浓硫酸和高锰酸钾依次加入500 mL三口烧瓶中，室温反应1h，加入约60ml蒸馏水，再升高温度至90ºC反应，反应一个半小时结束后倒出，加入40ml双氧水反应0.5h后加入大量蒸馏水终止反应。
再将其洗涤至中性后再低温(45°C左右)烘干，即得氧化石墨。
将氧化石墨置于通有氩气的石英管中于560°C膨胀约10min。
再将其缓慢加热(约2°C/min)至1100°C，将氧化石墨还原使其脱除含氧基团，并完全实现层间剥离，生成石墨烯片。
实验流程图如下：2.2 X射线衍射(XRD)X射线衍射分析(XRD)采用荷兰产PHILIPS X’ PERT MPD PRO型转靶X射线衍射仪，阳极Cu靶(CuKα)，工作电压为40KV，电流为30mA。
石墨烯检测报告(一)
石墨烯检测报告（一）引言概述：石墨烯作为一种新兴的材料，在科学研究和工业应用领域得到了广泛关注。
本文将就石墨烯的检测方法进行深入探讨，包括石墨烯的制备和表征技术，以及常见的石墨烯探测手段。
正文内容：1. 石墨烯的制备技术- 机械剥离法：通过机械剥离石墨烯原料，如石墨，来获得单层或多层的石墨烯片段。
- 化学气相沉积法：在高温下，通过热解石墨烯前体气体，沉积在衬底上，实现石墨烯的制备。
- 液相剥离法：利用氧化剂或还原剂对石墨进行化学反应，使石墨烯分散在液体中，并通过过滤得到石墨烯材料。
2. 石墨烯的表征技术- 原子力显微镜（AFM）：通过扫描样品表面，测量力的变化，获得石墨烯片层的拓扑结构和高度信息。
- 透射电子显微镜（TEM）：利用电子束穿透样品，观察和分析石墨烯的晶体结构和缺陷情况。
- X射线光电子能谱（XPS）：通过测量材料中的光电子能谱，分析材料的化学成分和电子结构。
- 拉曼光谱：利用激光与样品反射、散射和吸收的变化，分析石墨烯的结构和化学键的振动模式。
- 热重分析（TGA）：通过测量材料随温度的质量变化，分析石墨烯的热分解过程和热稳定性。
3. 石墨烯的电学性质检测- 电导率测量：通过测量石墨烯样品的电阻，计算出其电导率，评估石墨烯的导电性能。
- 能带结构分析：利用光电子能谱等技术，研究石墨烯样品的能带结构，探究其导电机制。
- 场效应晶体管测量：利用场效应晶体管（FET）结构，测量石墨烯的电流-电压特性，评估其在电子器件中的应用潜力。
- 导电性显微镜：结合原子力显微镜，对石墨烯样品进行局部电流密度的测量，探究其导电特性的空间分布。
4. 石墨烯的力学性质检测- 纳米压痕测试：利用纳米压痕仪，测量石墨烯的硬度和弹性模量，评估其力学特性。
- 拉伸测试：通过拉伸试验机，对石墨烯进行拉伸破裂实验，获得其拉伸强度和断裂应变。
- 厚度测量：利用原子力显微镜等技术，测量石墨烯的厚度，评估其层间结构和单层特性的存在情况。
石墨烯的制备及其物理化学性质
石墨烯的制备及其物理化学性质石墨烯是一种独特的二维材料，它由单层碳原子构成，具有惊人的强度、导电性和热导性，被誉为“未来材料之王”。
石墨烯的制备方法有多种，其中最常见的是化学气相沉积法、机械剥离法和化学还原法。
化学气相沉积法是指将碳源分子通过化学反应在基片表面形成石墨层的方法。
这种方法可以控制石墨烯的厚度和形态，制备出均匀、高质量的薄层石墨烯。
机械剥离法是指通过用胶带或其他粘性物质剥离石墨中的单层结构来制备石墨烯。
这种方法成本低廉、操作简单，但得到的石墨烯质量不如气相沉积法制备的高。
化学还原法是指通过还原氧化石墨烯制备石墨烯的方法。
这种方法可以制备出大面积的石墨烯，但石墨烯的质量不如气相沉积法制备的高。
石墨烯的物理化学性质十分特殊。
首先是它的强度。
石墨烯的强度比钢还要高100倍，是一种非常坚硬的材料。
其次是它的导电性。
石墨烯的电子能够在其表面自由运动，因此具有极高的导电性，甚至比铜还要好。
第三是它的热导性。
石墨烯的热导率也非常高，甚至超过铜和金属。
此外，石墨烯还具有超高的比表面积、超薄的厚度和整体透明等性质。
以上是石墨烯的制备及其物理化学性质的基本介绍。
随着石墨烯相关技术的不断发展，人们对其在各个领域的应用前景也越来越看好。
石墨烯的应用领域很广，可以应用于电子学、能源储存、生物医学、机械制造、环境保护等多个领域。
在电子学方面，石墨烯具有优异的导电性和透明性，可以制备出高效的透明导电膜，被广泛应用于触摸屏、显示屏和太阳能电池等产品中。
在能源储存方面，石墨烯也有着巨大的潜力。
它的高比表面积和超强的机械强度使其成为一种优秀的电极材料，可以应用于锂离子电池、超级电容器等领域。
在生物医学方面，由于石墨烯的超薄和超松散性质，可以用于制备药物传递载体、诊断传感器等生物医学材料。
在机械制造方面，石墨烯也有着重要的应用。
它的高强度、高导热性和高耐腐蚀性使其成为一种优秀的结构材料。
在环境保护方面，石墨烯的高比表面积和大量的氧化物官能团使其成为一种优秀的吸附材料，可以用于吸附有毒有害物质。
石墨烯的制备和表征
石墨烯的制备和表征——本科生科研中期进展报告一、课题研究背景及意义众所周知，硅让我们迈入了数字化时代，但研究人员仍然渴望找到一些新材料，让集成电路更小、更快、更便宜。
在众多的备选材料中，一种被称为石墨烯(graphene）的纳米材料最引人瞩目，10层以下的石墨材料(Graphene和Few-layer graphenes)一般被统称为石墨烯材料(graphenes)。
石墨烯由单层六边形平面碳原子环构成，厚度仅相当于一个原子。
石墨烯比较显著的优点有很多，例如超强导电性、超高强度和透光性（因为极薄)，这使它成为制造可弯曲显示设备和超高速电子器件的理想材料。
石墨烯的应用范围很广，从可折叠显示器到有机太阳能电池，从柔性电子产品到智能服装，甚至未来的太空电梯都可以以石墨烯为原料。
6年前才首次被分离出来的石墨烯，如今已经出现在新型晶体管、存储器和其他器件的原型样品当中。
自2004年安德烈·K·海姆(Andre Geim)教授和科斯佳．诺沃谢洛夫(Kostya Novoselov)研究员首次制备出石墨烯以来，石墨烯受到了全世界科学家的广泛关注。
不过，要让石墨烯离开实验桌，正式摆上商品货架，还必须找到新的方法，大量制造单层均匀的石墨烯薄片，以满足工业化生产的需求。
化学气相沉积法(Chemical vapor deposition)是应用最广泛的一种大规模工业化制备半导体薄膜材料的方法，其生产工艺十分完善，因而也成为研究人员制备石墨烯的一条可行性途径。
实验证实，化学气相沉积法是制备大尺寸、高质量石墨烯的最省钱方法之一，可以与现有的半导体制造工艺兼容。
利用这种方法制备出来的大尺寸石墨烯薄膜不仅具备高硬度和高拉伸强度，其电学特性也是现有材料中最好的。
这些单原子层厚的碳薄片是非常有前途的材料，可以用来制造平板显示器所必需的柔性、超薄电极和晶体管。
另外，石墨烯还可以制作可折叠的有机发光二极管(OLED)显示器和有机太阳能电池。
石墨烯的制备与表征综述
氧化石墨烯还原的评价标准摘要还原氧化石墨烯(RGO)是一种有趣的有潜力的能广泛应用的纳米材料。
虽然我们花了相当大的努力一直致力于开发还原方法,但它仍然需要进一步改善,如何选择一个合适的一个特定的还原方法是一个棘手的问题。
在这项研究中,还原氧化石墨烯的研究者们准备了六个典型的方法:N2H4·H2O还原,氢氧化钠还原,NaBH4还原,水浴还原 ,高温还原以及两步还原。
我们从四个方面系统的对样品包括：分散性,还原程度、缺陷修复程度和导电性能进行比较。
在比较的基础上,我们提出了一个半定量判定氧化石墨烯还原的评价标准。
这种评价标准将有助于理解氧化石墨烯还原的机理和设计更理想的还原方法。
引言单层石墨烯,因为其不寻常的电子性质和应用于各个领域的潜力,近年来吸引了巨大的研究者的关注。
目前石墨烯的制备方法,包括化学气相沉积(CVD)、微机械剥离石墨,外延生长法和液相剥离法。
前三种方法因为其获得的石墨烯的产品均一性和层数选择性原因而受到限制。
此外,这些方法的低生产率使他们不适合大规模的应用。
大部分的最有前途生产的石墨烯的路线是石墨在液相中剥离氧化然后再还原,由于它的简单性、可靠性、大规模的能力生产、相对较低的材料成本和多方面的原因适合而适合生产。
这种化学方法诱发各种缺陷和含氧官能团,如羟基和环氧导致石墨烯的电子特性退化。
与此同时,还原过程可能导致发生聚合、离子掺杂等等。
这就使得还原方法在化学剥离法发挥至关重要的作用。
到目前为止,我们花了相当大的努力一直致力于开发还原的方法。
在这里我们展示一个简单的分类:使用还原剂(对苯二酚、二甲肼、肼、硼氢化钠、含硫化合物、铝粉、维生素C、环六亚甲基四胺、乙二胺(EDA) 、聚合电解质、还原糖、蛋白质、柠檬酸钠、一氧化碳、铁、去甲肾上腺素)在不同的条件(酸/碱、热处理和其他类似微波、光催化、声化学的,激光、等离子体、细菌呼吸、溶菌酶、茶溶液)、电化学电流,两步还原等等。
这些不同的还原方法生成的石墨烯具有不同的属性。
石墨烯的化学方法合成及其表征
第6卷第3期2011年3月187石墨烯的化学方法合成及其表征王新伟1,2，杨 艳1，田宏伟1，郑伟涛1（1.吉林大学材料科学与工程学院，汽车材料教育部重点实验室，长春 130012；2.长春理工大学材料科学与工程学院，长春 130022）摘 要：修正的Hummers法合成的氧化石墨，通过超声波振荡剥层，再利用水合肼还原即可获得单层及较少层数的石墨烯。
采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)以及红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(RS)、X-射线衍射(XRD)等测试方法对氧化石墨烯和石墨烯的形貌、结构进行了对比分析。
实验结果表明，该方法合成出了形貌上具有少量褶皱的单层和较少层数的石墨烯。
但与天然石墨相比，该方法合成的石墨烯结晶强度相对降低并且拉曼光谱显示，其G带与D带的强度比大于氧化石墨烯的强度比，即石墨烯中sp2杂化碳层平面的平均尺寸大于氧化石墨烯的平均尺寸，表明该方法不能完全将氧化石墨烯还原为结晶完美的石墨烯。
关键词：石墨烯；氧化石墨烯；超声剥层；结构中图分类号：TQ127文献标志码：A 文章编号：1673－7180(2011)03－0187－4Synthesis and characterization of graphene with chemical methodWang Xinwei1,2, Yang Yan1, Tian Hongwei1, Zheng Weitao1(1. Key Laboratory of Automobile Materials, Ministry of Education, School of Materials Science andEngineering, Jilin University, Changchun 130012, China; 2. School of Materials Science and Engineering, Changchun University of Science and Technology, Changchun 130022, China)Abstract: Graphite oxide(GO) has been synthesized by a modified Hummers method treated with ultrasound, and single or less layers of graphene(GNS) was obtained through a reduction using hydrazine hydrate. Graphene have been investigated by SEM, TEM, FT-IR, RS, XRD, etc. Experimental results showed that the single and less layers of graphene with few drape was obtained. Compared with natural graphite(G), graphene crystallization intensity is lower. Raman spectra showed that the ratio of graphene G and D band intensities is higher than graphite oxide, namely the average size of sp2 heterozygous carbon layer in graphene is larger than Graphite oxide. It demonstrated that this method cannot completely restore Graphite oxide to perfect crystallization graphene.Key words: graphene；graphite oxide；ultrasonic peeling；structure石墨烯是由单层sp2碳原子组成的六方蜂巢状二维结构，它是一种碳质新材料。
石墨烯材料的合成及其电学性能研究
石墨烯材料的合成及其电学性能研究石墨烯是一种由单一层碳原子构成的二维材料。
它具有很高的导热性、导电性和机械强度，在材料科学研究中受到极大的关注。
本文将介绍石墨烯的合成方法以及其电学性能的研究进展。
一、石墨烯的合成方法1. 化学气相沉积法化学气相沉积法是通过在高温下使碳源分解而形成石墨烯。
首先，在金属衬底上放置一层碳源，再在高温下使其分解形成石墨烯。
其中，金属衬底通常是铜、镍等金属。
2. 氧化石墨还原法氧化石墨还原法是通过化学还原氧化石墨粉末来得到石墨烯。
首先，将氧化石墨粉末与还原剂混合，然后用高温加热使氧化石墨还原，析出石墨烯。
3. 机械剥离法机械剥离法是通过使用粘性胶带或针尖等工具，将石墨材料表面剥离出一层石墨烯。
这种方法制备的石墨烯质量较高，但是其生产量很少。
以上三种方法是目前制备石墨烯的主要方法。
随着技术的不断发展，还有许多新的制备石墨烯的方法正在发展中。
二、石墨烯的电学性能石墨烯具有独特的电学性能，如高电导率、高透射率和强极化能力等。
这些性能使得石墨烯在电子器件、光电器件和传感器等领域有着广泛的应用前景。
1. 导电性和电导率石墨烯具有很高的电导率，可以达到约200,000 (Ω/ sq)，是传统金属的数倍。
这种高导电性使得石墨烯在透明导电膜、晶体管和信号传输等方面有着广泛的应用。
2. 热导率石墨烯的热导率也非常高，可以达到约5300W/(m•K)，是铜的五倍。
这种高热传导性能使得石墨烯在制造高效散热器件和热电发电器件等方面有很大潜力。
3. 光学性能石墨烯在可见光和红外光谱范围内的透射率也很高，达到了97.7%和90%以上。
这种高透射率使得石墨烯具有良好的透明性，可以被应用于透明电子器件等领域。
4. 电子学性能石墨烯还具有强极化能力和唯一的倒振奇异效应。
因此，在制造电子器件时，石墨烯可以用作有效地极化材料。
总之，石墨烯是一种具有极高性能的材料，可以应用于各种电子器件和传感器等领域。
在未来，随着石墨烯制备技术的进一步完善和应用的广泛推广，其在材料科学领域和产业链上的地位将会越来越重要。
石墨烯材料的制备与表征
石墨烯材料的制备与表征石墨烯，是由Carbon原子通过共价结合形成的一种非常薄的二维晶体材料。
它的强度极高，导电性也非常强，在现代科技领域中有着广泛的应用，受到了广泛的研究和关注。
本文将探讨石墨烯材料的制备与表征方面的相关问题。
一、石墨烯的制备方法目前，石墨烯的制备方法较多，常见的方法包括化学气相沉积法、机械剥离法、还原氧化石墨烯法、电化学剥离法等。
1.化学气相沉积法化学气相沉积法（Chemical Vapor Deposition, CVD）是石墨烯制备的一种常见方法，其基本原理是通过在特定的反应条件下，将气态中的碳元素沉积在固体底物上，形成单层石墨烯结构。
在制备过程中，需要使用具有金属催化作用的基底材料，如Ni、Cu等金属，在反应室内将目标金属材料与甲烷转化为氢气反应生成碳源，经过高温热解后，生成单层石墨烯。
2.机械剥离法机械剥离法（Mechanical Exfoliation）是利用机械剥离的方法，将多层石墨分解成单层石墨烯的一种方法。
这一方法通过加工去除石墨烯材料中的几何层，使其成为单层的颗粒，进而将其离散出来。
机械剥离法制备的石墨烯优点在于制备工艺简单、成本低，但制备的产量低，难以满足大规模生产的需要。
3.还原氧化石墨烯法还原氧化石墨烯法（Reduction of Graphene Oxide, RGO）是将氧化石墨烯还原成石墨烯的一种方法。
在该方法中，石墨烯初步制备得到的是氧化石墨烯，这一过程通过化学氧化法、热处理法等方法进行，之后再通过还原反应将氧化石墨烯还原为石墨烯，最终制备出单层石墨烯。
4.电化学剥离法电化学剥离法是以电化学腐蚀为基础，通过在电解液中加入石墨和外电势，去除一定厚度的层，从而制备出单层石墨烯的方法。
该方法制备石墨烯可能会出现氧化问题，但也能够无需使用多层材料，制备出大量的单层石墨烯材料。
同时也可以控制电压、电流、腐蚀时间等参数，控制剥离的质量和数量等方面。
二、石墨烯的表征方法石墨烯的表征方法对其性质研究，以及其在各种应用领域中的应用具有重要意义。
石墨烯的制备与性质分析
石墨烯的制备与性质分析石墨烯是一种由碳原子组成的单层网状结构材料，具有极高的强度、导电性和热导性。
它被誉为21世纪最具有革命性的材料之一。
石墨烯的制备和性质分析已经成为领域内研究的热点之一。
一、石墨烯的制备方法石墨烯最早是通过机械剥离法制备的。
这个方法需要先制备出石墨粉，然后用胶带对石墨进行粘附和剥离。
通过不断的剥离，可以得到单层石墨烯。
但这种方法的问题在于，剥离出的石墨烯纯度不高，且难以扩展到大规模生产。
目前，石墨烯的制备方法主要有以下几种：（1）化学气相沉积法（CVD）这是一种常见的石墨烯制备方法。
CVD法需要将石墨片放入热解反应室，在高温下加入碳源和载气。
在特定的反应条件下，发生石墨烷的裂解反应，生成石墨烯。
CVD法的优点是可以制备出高质量、大面积的石墨烯薄膜，但是需要高温和压力条件，且制备时间较长。
（2）还原氧化石墨法（GO reduction）这是将氧化石墨还原成石墨烯的一种方法。
首先需要制备高氧化度的氧化石墨（GO），然后通过物理或化学方法还原成石墨烯。
GO reduction法的优点是制备简便、成本低，同时可以得到高质量的石墨烯。
但是还原后的石墨烯可能带有残留的氧元素，对石墨烯的性质会产生影响。
（3）机械剥离法这是一种类似于最早的石墨烯制备方法，通过机械剥离的方式来制备单层石墨烯。
目前这种方法主要用于研究石墨烯的一些基本性质。
二、石墨烯的性质分析1.强度石墨烯的强度非常高，甚至比钢铁还要强。
这是因为石墨烯的结构像一张网，而这张网又是由强度很高的碳原子组成的。
通过拉伸实验，可以发现石墨烯的断裂伸长率很大，而且在这个过程中会发生很多奇妙的现象。
2.导电性石墨烯的导电性非常好，这是由于它的晶格结构有利于电子的流动。
实验表明，石墨烯比铜还要导电，而且导电性不会因为温度或者电场的变化而改变。
3.热导性石墨烯同样具有很好的热导性，这是由于它的晶格结构有利于热的传导。
实验表明，石墨烯比铜还要热导，而且热导性不会因为温度或者压力的变化而改变。
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。
石墨烯材料的合成及其应用
石墨烯材料的合成及其应用近年来，石墨烯作为一种新型的二维材料，备受瞩目。
它具备很多优异的物理和化学性质，如极高的导电性、导热性、机械强度、化学稳定性等。
因此，石墨烯有着潜在的广泛应用前景，可以用于电子、光电、储能等领域。
本文将重点探讨石墨烯材料的合成及其应用。
一、石墨烯的合成方法目前石墨烯的合成方法主要有化学气相沉积法、化学还原法、机械剥离法等。
这些方法各有特点，下面将分别介绍。
1. 化学气相沉积法化学气相沉积法即CVD法，它是通过在高温和高压下，在基底上化学反应合成石墨烯。
首先，在石墨或金属基底表面增加一层碳源，然后用热压钨丝将氢气和甲烷混合，通过气相沉积反应，将碳源在高温和高压下转化为石墨烯。
该方法具备成本低、重复性好的优点，因此成为了当前主流的石墨烯合成方法之一。
2. 化学还原法化学还原法属于一种自下而上的合成方法，它基于从氧化石墨（GO）到石墨烯的还原过程，即在GO的表面通过还原剂还原氧化物，从而形成石墨烯。
这种方法可以通过水热反应、溶剂热还原以及化学气相沉积法等手段完成。
这个方法的缺点是石墨烯得到的数量比较少，但是可以对其进行进一步的修饰、改性。
3. 机械剥离法石墨烯是一个很薄的二维结构，它最早通过机械剥离法合成。
该方法是通过机械剥离的方式将石墨片层层分离，直到只剩下一层厚的石墨片，那么这就是石墨烯。
这种方法的优点是无需昂贵的生长设备，但是成本昂贵，且对多层石墨片的源头材料质量要求比较高。
二、石墨烯的应用1. 电子领域石墨烯由于具有很高的电导率、透过率等特性，因此适用于电子领域。
石墨烯可以作为晶体管的栅极，由于石墨烯可以实现超薄结构，因此体积小、能耗低，可以适用于各种小型电子设备的发展。
2. 光电领域在光电领域，石墨烯表现出了很好的光电性能，可以用于制作超速光电探测器等。
此外，石墨烯还可以用来制造透明导电膜，在触摸屏和显示器等领域中有广泛应用。
3. 储能领域石墨烯可以被用于制造电池，由于其极高的导电性能和良好的化学稳定性，可以用于提高电池的储能效率。
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。
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摘 要 ：修正 的Ｈ ｍｍｅ 法合成的氧化石墨， ｕ ｒ ｓ 通过超声波振荡剥层，再利用水合肼还原即可描 电镜（Ｅ 、透射 电镜（Ｅ 以及红外光谱（ＴＩ ） Ｓ Ｍ） Ｔ Ｍ） Ｆ ＿ 、拉曼光谱（ ｓ、Ｘ 射线衍射（ Ｒ ） Ｒ Ｒ） － Ｘ Ｄ 等测试方法对氧 化石墨烯和石墨烯的形貌、结构进行 了对 比分析。实验结果表 明，该方法合成 出了形貌上具有少量褶皱 的单层和较少
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２１ 第３ 第６ 年 ３期 ０卷 １ 月
中国科技论文在线
Ｓ Ｅ ＣＥ Ａ Ｅ ＣＩ Ｎ Ｐ Ｐ Ｒ ＯＮＬＮＥ Ｉ
Ｖｌ Ｎ ． ｏ６ ｏ ３
Ｍ ａ ＯＩ ｒ２ １
石 墨 烯 的化 学 方 法 合 成 及其 表 征
王新 伟 ，杨 艳 ， 田宏 伟 ，郑 伟 涛
（． １ 吉林 大学材料科 学与工程 学院 ，汽车材料教育部重 点实验 室 ，长春 １０ １ ； ３０ ２
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层数的石墨烯。但与天然石墨相比，该方法合成 的石墨烯结晶强度相对降低并且拉曼光谱显示，其Ｇ带与Ｄ带的强度 比大于氧化石 墨烯的强度比， 即石墨烯 中 ｐ 杂化碳层平面的平均尺寸大于氧化石 墨烯 的平均尺寸， 明该方法不能完 ｓ２ 表
全将氧化石墨烯还原为结晶完美 的石墨烯。 关键词 ：石 墨烯 ；氧化石 墨烯 ；超声 剥层 ；结构 中图分类号 ：Ｔ ２ Ｑ１ ７ 文献标 志码 ：Ａ 文章编号 ：１７ —７ ８ （０ １０ —０ ８ —４ ６ ３ １ ０２ １）３ １ ７