氧化石墨烯 环境1102
2023年氧化石墨烯行业市场环境分析
2023年氧化石墨烯行业市场环境分析
1. 市场概述
氧化石墨烯是一种具有独特结构和优异性能的新型纳米材料，其具有高导电性、高导热性、高机械强度、优异的化学稳定性和生物相容性等特点，因此在各个领域具有广泛应用前景。
当前氧化石墨烯行业的发展呈现出稳定增长的趋势，市场规模逐年扩大，是一个具有广阔发展前景的新兴行业。
2. 市场需求
氧化石墨烯作为一种具有先进性和独特性的新型材料，对各个领域的需求量逐年增加。
在电子信息行业，氧化石墨烯材料的高导电、高导热、高频率等特性，为电子元器件的微型化和高性能化提供了重要的支撑。
在石油化工、航空航天、能源等领域，氧化石墨烯材料的高强度、高温耐受性和化学稳定性等特点，也得到了广泛的应用。
此外，氧化石墨烯作为一种具有生物相容性的新型材料，在医药领域中的应用也在不断拓展。
3. 市场竞争
氧化石墨烯行业属于新兴行业，市场主要由少数特定公司主导。
目前市场上主要的竞争企业包括美国的XG Science、Haydale公司、GrafTech International等，以及
中国的宏图高科技、杭州石墨烯等企业。
这些企业在技术、生产设备、市场运营等方面都具有一定的优势，在市场中比较强势。
4. 行业发展趋势
随着氧化石墨烯材料的研究深入和应用领域的拓展，未来氧化石墨烯行业的发展前景十分广阔。
预计未来几年，氧化石墨烯行业的市场规模将进一步扩大，应用领域也将
不断拓展。
尤其是在电子信息、能源、生物医药等领域，氧化石墨烯的广泛应用将成为市场发展的主要动力。
同时，在技术研发和生产设备的不断升级和改进下，氧化石墨烯的生产成本也将不断降低，进一步推动市场的发展。
氧化石墨烯的制备及应用
氧化石墨烯的制备及应用石墨烯是一种纳米级厚度的碳材料，具有优异的电学、热学、力学和光学性质。
它的发现被视为一项科学界的突破，引起了广泛关注并被预示着将有各种各样的应用。
然而，石墨烯在一些场合下过于脆弱，需要一些具有能力改善其力学稳定性的方法。
在这个背景下，氧化石墨烯的制备方法就非常受人关注了。
一、氧化石墨烯的制备氧化石墨烯的制备主要有两种方法：石墨氧化和还原剂还原法。
1. 石墨氧化法石墨氧化法是制备氧化石墨烯的一种常见方法。
其原理是通过物理和化学手段使石墨表面产生氧化。
该方法首先将石墨粉末与浓硫酸混合，然后再加入硝酸使反应加剧，最后用稀碱溶液中和，从而得到氧化石墨烯。
石墨氧化法制备氧化石墨烯传统方法虽然简便易行且可以得到较高纯度的氧化石墨烯，但同时制备过程中会产生较多的副产物，如硫酸、硝酸等危险化学物质，制备过程中需耗费大量的化学试剂与剩余废物的处置工作也较为繁琐。
2. 还原剂还原法还原剂还原法是一种新的制备氧化石墨烯方法，主要是利用还原剂对氧化石墨烯进行还原。
还原过程中，还原剂可以充分还原石墨烯中的氧元素，从而提高氧化石墨烯的还原度和结晶度。
与氧化石墨烯比较，还原的石墨烯有比较好的物理性质和力学性质，不易破碎。
二、氧化石墨烯的应用氧化石墨烯的普及和应用，已迅速发展成为石墨烯领域的一个热点。
由于其独特的结构和性质，可以应用于电子器件、传感器、能量材料、生物医药等方面。
1. 传感器应用氧化石墨烯具有很高的电导率和比表面积，这使其非常适合用作电化学传感器的工作电极材料。
利用氧化石墨烯的高电导率，可以大大提高传感器的灵敏度和响应速度。
因此，氧化石墨烯广泛应用于环境监测、食品检测、生物传感器等领域。
2. 能量材料应用氧化石墨烯对于锂离子电池，太阳能电池、超级电容器等能量材料有着广泛应用。
其高电导率和良好的电化学性质，可以提高这些材料的能量密度和耐久性，增强其使用效果。
例如，通过改变氧化石墨烯层的数量，可以调整太阳能电池的吸收光谱范围和效率。
石墨烯氧化的原理
石墨烯氧化的原理石墨烯氧化的原理石墨烯是一种由碳原子组成的二维晶体结构，具有极高的强度和导电性能。
它被认为是一种具有广泛应用潜力的新材料。
然而，由于它具有高度化学稳定性，难以与其他化学物质反应，因此限制了其应用的范围。
因此，如何改善石墨烯的化学反应特性成为了很多研究者关注的问题。
石墨烯氧化是一种将氧气引入石墨烯中间间隙的过程，可以促进其与其他物质的反应。
氧化石墨烯可以通过化学氧化和热处理两种方法得到。
其中，化学氧化是一种将石墨烯置于一组具有氧化剂性质的化学液体中，使其与氧原子发生化学反应的过程。
热处理则是将石墨烯加热至高温，使其在气体环境中与氧气发生反应。
石墨烯经过氧化处理之后，其基础的碳原子结构不变，但是其表面结构上受到了一定程度的改变。
经氧化处理的石墨烯被称为氧化石墨烯（GO）。
氧化石墨烯的表面结构发生了变化，主要表现在其碳原子和氧原子之间的键合关系上。
在没有氧化之前，石墨烯的表面仅仅由碳原子构成，而处理后的氧化石墨烯表面则被部分覆盖了一层氧原子。
氧原子与石墨烯表面的碳原子形成的键合关系被称为羟基或羧基。
石墨烯氧化的结果是使得其表面上的羧基等活性基团数量增加，从而增强了其化学反应能力。
这种羧基或羟基的存在可以提高石墨烯的亲水性，使其与水等极性物质相容性更好。
这样，就可以将石墨烯用于制备水基纳米复合材料。
此外，氧化石墨烯还可以用于制备电极材料、传感器、催化剂、手性储氢和锂离子电池等应用。
总之，石墨烯氧化是一种通过引入氧原子到石墨烯中间间隙，使其表面上的羟基或羧基等活性基团数量增加的过程。
这可以提高石墨烯的化学反应能力，拓展其应用领域，并为石墨烯的进一步研究和应用提供了一个新的思路。
氧化石墨烯研究报告
氧化石墨烯研究报告氧化石墨烯是一种具有巨大潜力的材料，吸引了广泛的研究兴趣。
在过去的几十年中，科学家们对氧化石墨烯进行了广泛的研究，并发现了它在各种领域的应用。
本文将探讨氧化石墨烯的性质、制备方法和应用领域。
首先，我们来了解一下氧化石墨烯的性质。
氧化石墨烯是由碳原子组成的二维材料。
它的结构类似于石墨，但表面上覆盖了一层氧原子。
这层氧原子赋予了氧化石墨烯独特的化学和物理性质。
与其他碳材料相比，氧化石墨烯具有较高的化学稳定性和机械强度。
此外，由于其二维结构和大的比表面积，氧化石墨烯还表现出优异的电子、光学和热学性质。
接下来，我们探讨一下氧化石墨烯的制备方法。
目前，有几种方法可以制备氧化石墨烯，包括化学氧化法、热氧化法和电化学氧化法。
化学氧化法是最常用的方法之一，其原理是将石墨与强氧化剂（如硫酸、硝酸等）反应，使石墨表面覆盖一层氧化层。
热氧化法则是将石墨加热至高温，使其表面氧化。
电化学氧化法是将石墨浸泡在氧化溶液中，通过电流作用使其表面氧化。
这些方法可以根据需要选择合适的制备方法。
最后，我们来看一下氧化石墨烯的应用领域。
由于其独特的性质，氧化石墨烯在许多领域都有广泛的应用。
其中最重要的一项是能源领域。
氧化石墨烯作为电极材料，可以显著提高电池和超级电容器的性能。
此外，氧化石墨烯还可以用作光伏材料，用于太阳能电池的制备。
此外，氧化石墨烯还可以用于传感器、催化剂、储氢材料等领域。
除了能源领域，氧化石墨烯在生物医学和环境污染治理领域也显示出极大的潜力。
由于其高的比表面积和良好的生物相容性，氧化石墨烯可以用于制备生物传感器和药物传输系统。
此外，氧化石墨烯还可以用于水和空气净化，用于去除有害物质和污染物。
综上所述，氧化石墨烯是一种具有许多优秀性质的材料，在能源、生物医学、环境污染治理等领域具有广泛的应用前景。
随着对氧化石墨烯的研究进一步深入，相信它的应用领域将会不断扩大，为人类社会带来更多好处。
希望今后的研究能够进一步探索氧化石墨烯的性质和应用，推动其在各个领域的发展。
氧化石墨烯研究报告
氧化石墨烯研究报告氧化石墨烯是一种功能极为重要的材料，也是石墨烯的一种衍生物。
近年来，随着石墨烯的研究不断深入，对氧化石墨烯的研究也日益深入，其在生物、化学和材料等领域都有着广泛的应用。
本文将对氧化石墨烯的研究进行介绍和总结，以期更好的了解该材料的性质及其应用前景。
一、氧化石墨烯的定义氧化石墨烯是指在石墨烯表面上加入氧原子而形成的一种物质。
不同于石墨烯的单层二维结构，氧化石墨烯因其在石墨烯表面上增加了许多的官能基团，从而使得其结构变得更加复杂而多样化。
由于多种官能团的加入，氧化石墨烯的氧含量也随之显著提升，并且其在化学和光学等性质上都表现出了极为丰富的特性。
二、氧化石墨烯的研究进展自从2004年诺贝尔物理学奖获得者安德烈·海姆在石墨烯的发现之后，氧化石墨烯的研究也在世界范围内快速展开。
目前，氧化石墨烯的研究主要涉及到其制备、性质及其应用。
以下将分别从这三个方面来讲述其最新研究进展。
1.氧化石墨烯的制备氧化石墨烯的制备有多种方法，目前最为流行的是化学还原法、热氧化还原法和电化学氧化法。
其中，化学还原法具有制备简单、工艺易操作等优点，因此最受科研人员的欢迎。
最新研究表明，通过改变还原体系的 pH 值和掺杂元素等条件，可以调控氧化石墨烯的官能团类型、含量和空位缺陷等结构性质，从而获得更加符合特定应用场景需求的氧化石墨烯材料。
2.氧化石墨烯的性质氧化石墨烯的性质在很大程度上决定了其应用前景，因此其性质的研究也是研究者们的主要关注点之一。
最新研究表明，氧化石墨烯与普通石墨烯相比，具有更强的化学反应性和吸附性。
在氧和气体分子的吸附方面，氧化石墨烯表现出了优异的性能，可应用于气体传感器和环境污染监控等领域。
同时，由于氧化石墨烯表面氧含量的增加，官能基团的引入也大大提高了其材料与其他材料间的相容性，为其在催化、分离等领域的应用奠定了基础。
3.氧化石墨烯的应用氧化石墨烯在生物、化学和材料等领域均有广泛的应用前景。
【CN110152502A】一种新型环保氧化石墨烯膜及制备方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910213030.3(22)申请日 2019.03.20(71)申请人 天津市水利工程有限公司地址 300222 天津市河西区珠江道29号(72)发明人 王浩 甄梅楠 洪大为 任雪萍 吴亚兵 陈树平 (74)专利代理机构 天津滨海科纬知识产权代理有限公司 12211代理人 杨慧玲(51)Int.Cl.B01D 71/02(2006.01)B01D 69/02(2006.01)B01D 67/00(2006.01)(54)发明名称一种新型环保氧化石墨烯膜及制备方法(57)摘要本发明提供了一种新型环保氧化石墨烯膜及制备方法，包括：S1、将氧化石墨烯与溶剂按照一定比例混合，经过超声处理得到氧化石墨烯分散液：S2、分离出未剥离开的大厚度石墨片，得到上清液为薄层石墨烯片分散液；S3、将薄层石墨烯片分散液进行离心处理，得到大尺寸薄层石墨烯纳米片；S4、经过超声处理，得到大尺寸薄层石墨烯纳米片分散液；S5、将大尺寸薄层石墨烯纳米片分散液复合到高分子聚合物滤膜或者无机滤膜表面形成具有氧化石墨烯分离层的膜材料。
本发明所述的新型环保氧化石墨烯膜及制备方法采用大尺寸薄层石墨烯纳米片制备氧化石墨烯膜材料，过程简便易行且绿色环保，并且可以通过调节原料使用量直接调控膜材料的厚度。
权利要求书1页 说明书4页CN 110152502 A 2019.08.23C N 110152502A权 利 要 求 书1/1页CN 110152502 A1.一种新型环保氧化石墨烯膜制备方法，其特征在于，包括：S1、将氧化石墨烯与溶剂按照一定比例混合，经过超声处理得到氧化石墨烯分散液：S2、将步骤S1中得到的氧化石墨烯分散液进行离心处理，分离出未剥离开的大厚度石墨片，得到上清液为薄层石墨烯片分散液；S3、将薄层石墨烯片分散液进行离心处理，得到大尺寸薄层石墨烯纳米片；S4、将大尺寸薄层石墨烯纳米片与溶剂按照一定比例混合，经过超声处理，得到大尺寸薄层石墨烯纳米片分散液；S5、将大尺寸薄层石墨烯纳米片分散液复合到高分子聚合物滤膜或者无机滤膜表面形成具有氧化石墨烯分离层的膜材料。
2024年氧化石墨烯市场前景分析
2024年氧化石墨烯市场前景分析摘要本文旨在对氧化石墨烯市场前景进行深入的分析。
首先，介绍了氧化石墨烯的基本概念和特性。
其次，对氧化石墨烯市场的发展趋势进行了分析，并探讨了其应用领域的潜力。
最后，提出了发展氧化石墨烯市场所面临的挑战，并提出了相应的解决方案。
1. 引言氧化石墨烯是一种具有独特结构和性质的二维材料，具有优异的导电性、导热性和机械性能。
近年来，随着科技的不断发展，氧化石墨烯在各个领域都展现出了巨大的应用潜力。
本文将对氧化石墨烯市场前景进行深入分析，为相关企业和投资者提供参考。
2. 氧化石墨烯的特性氧化石墨烯是由石墨烯经过氧化处理得到的产物，具有以下特性：•独特的二维结构：氧化石墨烯具有类似蜂窝状的结构，具有极大的比表面积和空隙结构。
•优异的导电性：氧化石墨烯具有高电子迁移率和低电阻率，可以广泛应用于电子器件和能源领域。
•高导热性：氧化石墨烯具有超高的导热系数，可用于热管理和散热材料。
•出色的机械性能：氧化石墨烯具有高强度和韧性，可作为高性能复合材料的增强剂。
3. 氧化石墨烯市场发展趋势氧化石墨烯市场在过去几年中呈现出快速增长的趋势，未来仍然具有较大的发展潜力。
以下是一些市场发展趋势：•电子行业需求增加：随着电子产品的日益普及，对高性能电子材料的需求不断增加，氧化石墨烯在电子领域将有更广泛的应用。
•能源存储领域的应用：氧化石墨烯具有优异的电导性和电化学性能，在能源存储领域有巨大的应用潜力，如电池、超级电容器等。
•光电器件领域的发展：氧化石墨烯具有优异的光学特性，可以应用于光电器件中的光探测器、光电转换器等。
•医疗和生物传感器领域的潜力：氧化石墨烯作为生物兼容的材料，可应用于医疗领域中的药物传递、生物成像等。
4. 氧化石墨烯市场的挑战与解决方案尽管氧化石墨烯市场具有广阔的发展前景，但仍然面临一些挑战。
以下是一些常见的挑战及相关解决方案：•大规模生产的难度：氧化石墨烯的大规模生产仍面临一定的困难，需要加强研发和工艺创新，提高生产效率和降低成本。
【精品文章】氧化石墨烯你知多少
氧化石墨烯你知多少
关于石墨烯想必大家都早已耳熟能详，蜂窝状的结构、优良的力学性能、电学性能、光学性能等，在此不做过多介绍，而经常伴着石墨烯一起被人们挂在嘴边的就是氧化石墨烯，那么为什么要有氧化石墨烯的存在，笔者认为最大的原因还是在分散性上。
氧化石墨烯，顾名思义是石墨烯的氧化物，将活性含氧基团引入石墨烯上，经过处理后得到经过修饰的石墨烯薄片，这样就增加了活性反应位点，使得氧化石墨烯变得更容易进行表面改性，丰富了功能化的手段，可以有效提高改性氧化石墨烯与溶剂、聚合物的相容性，使其在有机以及无机复合材料领域有着更为广阔的应用。
对于粉体材料的应用，其前提就是能够很好的分散在所使用的体系中，能做到单分散最好，这样才可以真正发挥粉体材料的特殊性能，然而想让石墨烯材料在水中完全的分散开来是十分困难的，因为石墨烯材料表面几乎没有亲水基团，但氧化石墨烯缺陷处附带的羟基、羧基等亲水集团可以使得其在水中的分散性要优于石墨烯。
图1：氧化石墨烯结构
制备方法简介
目前国内外主流的制备氧化石墨烯的方法是Hummers法，其制备过程可以简单概括为：
1.向强酸（浓硫酸）和强氧化剂（高锰酸钾）中加入石墨，反应得到氧化石墨烯；
2.通过磁搅拌或超声振荡剥离得到的氧化石墨烯；。
氧化石墨烯的优势及应用
氧化石墨烯的优势及应用氧化石墨烯是指石墨烯表面被氧化处理后的产物，具有一定的氧含量。
相比于纯石墨烯，氧化石墨烯具有一些优势，并有广泛的应用。
首先，氧化石墨烯具有良好的可分散性。
由于石墨烯的特殊结构，纯石墨烯很难与溶剂相溶，在应用中难以进行涂覆或制备薄膜等处理。
而氧化石墨烯由于表面带有氧官能团，使其在水和有机溶剂中具有良好的分散性，可以方便地制备出各种形态的石墨烯复合材料。
其次，氧化石墨烯具有较好的生物相容性。
石墨烯具有优异的导电性和导热性，因此在生物领域有广泛的应用前景。
然而，纯石墨烯的应用受到其在体内难以降解的限制。
而经过氧化处理后的石墨烯表面带有氧官能团，使其亲水性增加，更易于与生物体中的水分子相互作用，提高了其在体内的生物相容性。
此外，氧化石墨烯还具有良好的化学活性。
经过氧化处理后，石墨烯上的氧官能团可以与其他化学物质发生反应，进一步改变其性质和功能。
例如，通过在氧化石墨烯上引入氮原子，可以制备出氮化石墨烯，具有类似半导体的电学性能，扩展了石墨烯的应用领域。
氧化石墨烯在许多领域都有广泛的应用。
首先，在能源领域，氧化石墨烯作为电极材料具有优异的导电性和电化学性能，被用于锂离子电池、超级电容器和燃料电池等设备中，提高其电化学性能。
其次，在催化领域，氧化石墨烯也具有良好的应用潜力。
氧化石墨烯的氧官能团可以提供丰富的官能团位点，用于催化反应的活性中心。
例如，氧化石墨烯可以被用作催化剂载体，将金属纳米颗粒固定在其表面，提高催化反应的活性和选择性。
此外，氧化石墨烯还在传感器、生物医药、柔性电子器件等领域有广泛的应用。
石墨烯具有高度的表面积、良好的生物相容性和导电性，使其成为制备生物传感器和柔性电子器件的理想材料。
通过在氧化石墨烯上修饰特定功能的官能团，可以实现对生物分子或环境污染物的高灵敏检测。
总之，氧化石墨烯具有可分散性好、生物相容性高和化学活性强等优势，被广泛应用于能源储存、催化、传感器等领域。
随着对石墨烯材料理解的深入和研究的不断推进，相信氧化石墨烯和其他功能化石墨烯材料的应用前景还会进一步拓展。
氧化石墨烯的环境行为和毒性效应研究进展
生态环境学报 2017, 26(12): 2169-2176 Ecology and Environmental Sciences E-mail: editor@基金项目：国家自然科学基金（NSFC-81273127）；东莞理工学院高层次人才科研启动经费（GC200109-17）作者简介：胡俊杰（1984年生），男，讲师，博士，研究方向为污染物的环境行为与健康效应。
E-mail: hujunjie022@*通信作者：范洪波（1964年生），男，教授，博士，研究方向为储能材料及节能环保技术。
收稿日期：2017-09-27氧化石墨烯的环境行为和毒性效应研究进展胡俊杰，劳志朗，吴康铭，范洪波*东莞理工学院生态环境与建筑工程学院，广东 东莞 523808摘要：由于具有优异的光学、力学、电学特性，氧化石墨烯纳米材料被广泛应用于传感、航空航天、新能源、疾病诊断等方面。
随着氧化石墨烯的大量生产和广泛应用，其对环境的健康风险也日益引起关注。
阐明氧化石墨烯的潜在毒性效应及其作用机制，对于科学客观评价其对人体和生态环境健康风险具有十分重要的意义。
文章在总结了纳米氧化石墨烯在不同环境介质中的迁移、转化行为基础上、系统综述了氧化石墨烯对水生生物、陆生植物、大鼠以及微生物的毒害效应并探讨了氧化石墨烯生物毒害效应的可能机制。
研究发现，氧化石墨烯在环境介质中主要形成稳定胶体且具有难以降解和易于多介质间迁移等特点；同时，氧化石墨烯还可以进入藻类、鱼类、植物、大鼠以及微生物细胞内并引起氧化应激反应导致炎症发生、多种细胞器损伤和组织器官形态异常。
此外，研究还发现纳米氧化石墨烯还会导致DNA 氧化损伤和DNA 断裂等遗传毒性和诱导生殖毒性相关的小RNA 异常表达。
因此，对不同环境介质中纳米氧化石墨烯的环境行为和毒性效应进行深入研究具有十分重要的意义。
今后可在纳米氧化石墨烯的暴露定量分析，纳米氧化石墨烯与生物大分子间的交互作用及长期低剂量下纳米氧化石墨烯的毒性效应3个方面加强研究。
氧化石墨烯的合成及其在催化剂中的应用研究
氧化石墨烯的合成及其在催化剂中的应用研究石墨烯是由碳原子构成的单层二维晶体，具有很高的强度、导电性和导热性。
然而，在实际应用中，石墨烯的应力容限很低，因此需要对其进行改性。
氧化石墨烯是一种常见的改性石墨烯材料，其表面上的羟基和羧基提高了其亲水性和亲油性，可用于吸附污染物质、催化反应等方面。
本文将简要介绍氧化石墨烯的制备方法及其在催化剂方面的应用研究进展。
一、氧化石墨烯的制备方法氧化石墨烯是通过氧化剂对石墨烯材料进行化学氧化得到的。
过去，锰酸钾和硫酸是常用的氧化剂，但这些传统的氧化方法具有反应条件苛刻，反应副产物多等缺点。
目前广泛应用的方法是使用氧化性较强的氧化剂，如硝酸、过氧化氢、氯酸等，在反应中合成氧化石墨烯。
氧化石墨烯的制备工艺繁多，其中最常见的是Hummers法、Brodie法和Staudenmaier法。
1. Hummers法Hummers法是最常用的氧化石墨烯制备方法之一。
其原理是在高浓度硫酸的条件下，使用硝酸和重铬酸钾为氧化剂将石墨材料氧化为氧化石墨烯。
该方法具有反应条件宽松、反应效率高和产量多等优点。
2. Brodie法Brodie法是将石墨材料和亚硝酸钠混合，再加入浓硫酸进行氧化反应。
该方法具有操作简单、反应时间短的优点。
但是由于该反应副产物过多，所以反应产物需要经过多次过滤、离心和洗涤等步骤，加大了操作难度。
3. Staudenmaier法Staudenmaier法则是利用重铬酸钾和浓硝酸氧化石墨材料，反应中产生的亚硝基离子用于重复反应，并在反应过程中加入硝酸铵作为稳定剂。
该法具有反应条件温和、反应时间短和产品纯度高等特点。
二、氧化石墨烯在催化剂中的应用研究随着石墨烯材料的不断发展，氧化石墨烯已被广泛应用于催化剂领域。
石墨烯及其氧化物不仅可以用作传统的催化剂载体，还可以作为催化剂的组成部分，用于加速反应、提高催化效率和改善催化剂的特性。
此外，氧化石墨烯还可以通过调节其结构和表面性质，用于不同催化反应体系。
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元。
它具有高电导、高热导、高硬度和高强度等奇特的物理、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ClO2、NO2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ClO2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。
氧化石墨烯的水环境行为及其生物毒性
民营科技2018年第8期生态农林氧化石墨烯的水环境行为及其生物毒性于亚利（北京中科尚环境科技有限公司哈尔滨分公司，黑龙江哈尔滨150000）氧化石墨烯的水环境行为以及生物毒性是值得人们进行深入分析的，因为这关系着水生态环境的发展，同时对于人类的可持续发展具有重要的影响。
只有深入探究氧化石墨烯这种物质，才能了解其有关的知识以及水环境中的行为，进而尽量避免发生一些不必要的问题，降低一些环境风险，这具有重要的意义。
因此，这就要求有关人员能够提高对于氧化石墨烯的认识以及重视程度，仔细的观察以及掌握其水环境的行为，对其毒性效应也能有所了解，为其以后的研究提供参考，进而更更好的促进各类学科领域的发展。
1氧化石墨烯的水环境行为分析1.1分散/团聚。
水溶液pH值改变时，氧化石墨烯片层上含氧基团的电离程度改变，片层间的静电斥力随之变化，进而影响其片层分散性。
自然水体的常见pH在4~10之间，在此范围内，pH对氧化石墨烯的分散液稳定性影响很小。
此外，水溶液中存在离子时，氧化石墨烯的团聚倾向增强，团聚程度与溶液的离子强度成正比.这可能是电解液压缩氧化石墨烯片层间的双电层，屏蔽其所带电荷，导致层间斥力降低所致.也有研究表明，水溶液中的二价或多价离子会与氧化石墨烯片层发生交联作用，使得片层发生快速的团聚。
1.2吸附。
吸附也是氧化石墨烯的水环境行为之一，这是其具体特征，实际上，这类材料的吸附能力很高，不仅可以吸附一些重金属离子，甚至还能吸附一些有机物等水体污染物，这就有助于实现污染物的迁移，进而更好的改善环境的质量，与其他的材料相比，氧化石墨烯本身就具有高吸附的容量以及平衡速率，因此，在水环境中也就具有吸附的行为特点。
1.3还原。
水环境中的还原剂、细菌、植物、动物、污染物及光照条件均可以对氧化石墨烯起到一定还原作用，有关研究人员发现希瓦氏菌在呼吸作用中产生的电子可以通过膜色素蛋白传递给胞外的氧化石墨烯，从而对其起到还原作用，此外大肠杆菌也可以通过糖酵解过程还原氧化石墨烯。
氧化石墨烯性质及其应用前景
第 ６期
氧化 石墨烯 性 质及其 应 用前景
３ ． １ ． ２ 除氨
３ １
提 高 Ｈ 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 Ｈ。 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 ３ Ｄ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 。
－
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 Ｈｚ 分 子 弱 吸 附性 能 的影 响 ， 导 致 存 储 能 力 普 遍 较
３ ０
四 川化 工
第２ Ｏ卷
２ ０ １ ７年 第 ６期
氧 化 石 墨 烯 性 质 及 其 应 用前 景
黄倩雯 楚英豪 （ 四川 大 学建 筑与环 境 学院 ， 四川 成都 ， ６ １ ０ ０ ６ ５ ）
摘 要
氧化石墨烯具有比表面积大 、 机械稳定性高和光学性能强等优点。通过设计氧化石 墨烯基复 合材料可 以应用于储氢材料 、 光解水催化剂、 去除空气 污染物 、 水净化 以及各种锂电池 电极 。本文 对氧化石墨烯性质进行 了阐述 ， 在能源储存、 转换和环境保护应用方面具有一定优势及良好前景。 关键 词 ： 氧化 石墨 烯 能 源转 化 环境 保护 Ｘ － ＿ ， ｌ ｋ 应 用
上 ＊ 刖 士 胃 氧 化 石 墨烯 是 一 种 层状 的石 墨 氧化 物 ， 可 以通 具。 有很 一 大 的潜 …。 力 。 。
氧化石墨烯功能化分离材料的制备及其应用
氧化石墨烯功能化分离材料的制备及其应用
随着科技的不断发展，新材料的研究和应用也日益受到人们的重视。
石墨烯作为新型材料，因其独特的结构和优异的性能，被广泛应用于各个领域。
而氧化石墨烯作为石墨烯的一种衍生物，也具有独特的性质和广泛的应用前景。
本文将重点介绍氧化石墨烯功能化分离材料的制备方法及其在各个领域的应用。
氧化石墨烯是一种二维的碳材料，其结构类似于石墨烯，但在其结构中存在着大量的羟基、羧基等官能团。
这些官能团使得氧化石墨烯具有较好的亲水性和分散性，使得其在吸附和分离领域具有很好的应用前景。
为了进一步提高氧化石墨烯在吸附和分离方面的性能，可以通过对其进行功能化改性，以增强其吸附能力和选择性。
氧化石墨烯的功能化分离材料制备方法主要有化学还原法、物理吸附法、共沉淀法等多种方法。
化学还原法是一种常用的方法，其步骤为将氧化石墨烯与功能化剂（如硝基化合物、硫化合物等）进行反应，将功能基团引入氧化石墨烯的表面，从而实现其功能化改性。
通过这种方法制备得到的功能化氧化石墨烯具有较好的吸附性能和分离效果。
氧化石墨烯功能化分离材料在吸附和分离领域具有广泛的应用。
在环境领域，氧化石墨烯功能化分离材料可以用于水处理，通过其对重金属、有机物等污染物的高效吸附和分离，从而实现水资源的净化和再利用。
在能源领域，氧化石墨烯功能化分离材料可以用于油水分离、气体吸附等方面，提高能源利用效率和资源回收率。
在生物医药领域，氧化石墨烯功能化分离材料可以用于药物分离、疾病诊断等方面，发挥其在生物分离和检测方面的优势。
氧化石墨烯的制备
大学生创新训练项目研究报告项目名称：氧化石墨烯和磁性氧化石墨烯的制备及其吸附性的研究项目类型：一般项目项目年度：2014年项目负责人：李柯学号：32012080015负责人院（系）：安全与环境工程学院环境工程系专业（方向）：环境工程项目组成员：杨梦凡、杨舒、卢光远指导教师：任冬梅教务处制二〇一五年摘要石墨烯是由单层碳原子排列组合而成，呈六边形网状结构，因其特殊的二维结构表现出许多优异的性质。
而氧化石墨烯由于在表面及边缘上大量含氧基团的引入，易于修饰与功能化，且保持着化学稳定性。
本文采用改良hummers法制备氧化石墨烯。
本文采用改良hummers 法制备氧化石墨烯。
改进后制备较高氧化程度的氧化石墨的原料：天然鳞片石墨1g，浓硫酸23ml，高锰酸钾3g，硝酸钠0.5g，30%双氧水10ml，35%的盐酸，蒸馏水若干（实验中采用了多组不同的原料用量配比，过程记录以此组数据为例）。
并得到如下结论：制取氧化石墨烯时，一定范围内，天然鳞片石墨用量减少可以提高氧化程度；硝酸钠用量的变化对石墨烯氧化程度影响不大；适度增加高锰酸钾和双氧水的用量同样可以提高氧化程度。
实验过程中，高锰酸钾对石墨烯的氧化起着至关重要的作用，加入高锰酸钾时长时间缓慢增加对石墨烯氧化程度的效果比一次性直接加入要好。
改进后的方法有利于提高实验室合成氧化石墨烯的效率，一定程度上降低了实验操作的难度。
制取磁性氧化石墨烯的过程中，是在强碱性（PH>12）的环境下，让氧化石墨烯与FeCl3和FeCl2水浴恒温，使生成的纳米Fe3O4直接镶嵌复合到氧化石墨烯上。
最后在不同浓度的PH条件下测得氧化石墨烯和磁性氧化石墨烯对甲基橙和重金属离子的吸收。
关键词：氧化石墨烯、磁性氧化石墨烯、吸附性目录1.引言氧化石墨烯及氧化石墨烯基复合材料备受各个研究领域的关注。
虽然氧化过程在一定程度上破坏了石墨烯高度共轭结构，但是却使产物具有了着较大的比表面积和层状结构。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2、氧化石墨烯上环氧基的反应
氧化石墨烯的面内还有很多的环氧基，而且这些环氧基很 容易与亲核类物质发生亲核取代反应。 碱性催化条件下，用一种 端氨基的离子液体和氧化石墨烯上的环氧基发生开环反应得到了 离子液体修饰的石墨烯，其反应的示意图如图 所示，由于其高的 极性，它能在水中稳定分散。Yang 等人同样在催化剂的条件下将 3-氨基丙基三乙氧基硅烷通过共价键接在氧化石墨烯片层上，开 环取代反应之后得到石墨烯增强的硅烷，其复合材料的力学性能 得到了明显的改善，强度提高了 19.9%，韧性提高了 92%。
2.改性聚合物材料
• 除了电学性能优异外, 石墨烯的拉伸模量( 1. 01 TPa)和 极限强度( 116 G Pa)与单壁碳纳米管( SW CNT ) 相当, 其质量轻, 导热性好( ~ 3000W / (m●K ) ) 且比表面积 大( 2600m2 /g )。与昂贵的富勒烯和碳纳米管相比, 氧 化石墨烯价格低廉, 原料易得, 有望成为聚合物纳米复合 材料的优质填料。近年来, Ruof f等用化学方法相继研制 出石墨烯/聚合物导电纳米复合材料和无支撑的氧化石墨 烯纸 , 掀起了氧化石墨烯应用研究的热潮。目前氧化石 墨烯/聚合物复合材料应用领域涵盖了能源行业的燃料电 池用储氢材料, 合成化学工业的微孔催化剂载体, 导电塑 料, 导电涂料以及建筑行业的防火阻燃材料等方面。
一、结构
二、制备、改性
三、应用
氧化石墨烯的结构
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。
石墨烯具有高电导、高热导、 高硬度和高强度等奇特的物理、化 学性质，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。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 为什么要开发氧化石墨烯？ 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。
制备原理：
强氧化剂 深度液相氧化反应 强酸 1 阶石墨层间化合物 石墨 强氧化剂
水解 氧化石墨 超声或长时间搅拌 氧化石墨烯
Brodie和 Staudenmaier 法利用氯酸钾和硝酸作 为氧化剂，Hummers 法则是通过高锰酸钾和硫 酸处理石墨
优缺点
• Brodie法和Staudenmaier法 优点：氧化程度高 缺点：反应过程中会产生ClO2、NO2或者N2O4等有 害气体；反应时间较长。 • Hummers法 反应时间短，无有毒气体ClO2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。
1、氧化石墨烯上羧基官能团的反应
羧基可以和很多种化学物质发生反应，这 一点也可以应用到氧化石墨烯的反应上。当然， 发生这类化学反应需要在羧基活化剂的条件下 进行，如亚硫酰氯（SOCl2），乙基二甲基胺 丙基碳化二亚胺（EDC），二环己基碳二亚胺 (DCC)等。在羧基活化之后，加入亲核的胺或 是羟基化合物，就能和氧化石墨烯上的羧基进 行反应形成酰胺键或是酯键。在氧化石墨烯表 面接上长的有机链之后，能显著地改善其在有 机溶剂中的溶解性，还原后得到的石墨烯其导 电性和热导率可得到明显的改善。
氧化石墨烯的应用
• 氧化石墨烯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 有广泛的应用领域，因此氧化石 墨烯的表面改性成为另一个研究 重点
分 析 检 测 领 域来自改 性 聚 合 物 材 料
生 物 医 药 方 面
4.光电相关应用
石墨稀高的比表面积、优异的导电性、光透过性等突出的性质,使 人们相信,其在电学相关领域可以发挥很好的应用价值。 • 基于石墨稀的场效应晶体管(FET) 尺寸较大的石墨稀(~10^1110由于其
零能隙的特点,其在300 K的开关比仅30上下,并不适用于场效应晶体管为解决 这一问题,后续发展了若干制备尺寸较窄、边缘平整的石墨烯纳米带 (Graphene nanoribbons,GNRs)的方法来得到有能隙的石墨稀产物,以提高其 幵关比。
光 电 相 关
2014-4-18
1.分析检测领域的应用
• 中国科学院上海应用物理研究所发现将氧化石墨烯应用于 PCR技术中，可显著提高PCR的特异性、灵敏度和扩增产量， 并可消除扩增中形成的引物二聚体，且优化区间广，可广 泛适用于各种浓度和复杂程度的DNA模板。与其他已应用 于PCR技术中的碳纳米材料相比，氧化石墨烯对PCR的优化 具有更加优异的综合效果。 • 除了蛋白质、核酸、葡萄糖等生物分子的检测,基于石墨 稀的传感器亦可被用作燃料分子的催化分解以及TNT、 Pb2+、Cd2+等有害化学物质的检测，为减少环境问题出一 份力。以上是接于石墨稀电化学方面的性质的传感器应用, 而另一方面,石墨稀的结构使其对突光有很强的粹灭作用, 甚于此,其与量子点或染料的复合可被用于DNA、凝血酶等 的检测。
3.生物医药方面的应用
• 石墨烯高的比表面积和大范围的共辄结构使其在载药方面 有一定的潜在应用价值。 • Dai等使用接枝了六臂PEG的纳米级氧化石墨烯(平均尺寸 〈50 nm)负载了非水溶性的抗癌药物SN38,其在PBS中有很 好的分散稳定性,体外细胞实验显示载体GO-PEG即使在浓 度高达100 mg/L时也无明显的细胞毒性,而载药体系则对 癌细胞有明显的杀伤作用,显示其用作抗癌药物载体的潜 力
5.光催化中的应用
• 利用氧化石墨烯制备光催化剂进行光催化分解水 制氢。利用其优越的吸附性能与纳米TiO2等制备 出性能优异的复合材料从而应用于光催化降解各 种污染物 • GO光催化的机理
GO hv GO(e- h ) 6H 6e- 3H2 CH2OH 6OH- 6H CO2 5H2O
3、非共价改性
非共价法修饰氧化石墨烯主要是利用氧化石墨烯片层和目 标分子之间的非共价作用力，如 π-π 相互作用力，静电相互作 用力，氢键相互作用力和范德华力等。能和氧化石墨烯发生这 些相互作用的分子主要有 7,7,8,8-四氰基喹啉甲烷，聚苯乙烯磺 酸钠，荧光增白剂等。Stankovich 等人用一种双亲性的高分子 聚苯乙烯磺酸钠作为非共价改性剂，在还原之后仍然能稳定存 在。这种方法得到的石墨烯能在水溶液和有机溶剂中分散， 7,7,8,8-四氰基喹啉甲烷离子吸附在石墨烯片层上，使得它能够 稳定存在，其原理图如图 1-9 所示。Guo 等人[33]用罗丹明 B 修 饰氧化石墨烯，还原之后得到了稳定分散的石墨烯溶液，
XRD结构表征
氧化石墨烯的制备
通过强酸性及强氧化性溶剂对石墨进行氧化反 应而获得氧化石墨(Graphite Oxide)，随后借助有效的 剥离手段即可得到单原子层的氧化石墨烯(Grapheme Oxide)。
氧化石墨的氧化程度会因为采用的制备方法 以及石墨原料的选用而有一定的区别。目前 主要的方法有 Brodie 法，Staudenmaier 法和 Hummers 法。
氧化石墨烯的改性
制备石墨烯的时候会利用氧化石墨烯在溶液 中还原得到，但是原始的石墨烯在溶剂中的分散 性很差，且如果直接对氧化石墨烯进行还原得到 的石墨烯会导致其片层的不可逆的团聚，团聚之 后，即使在表面活性剂的存在下长时间超声，也 不会重新分散在溶剂中，所以需要先对氧化石墨 烯进行改性。 氧化石墨烯片层的表面有很多的环氧基和羟 基，在边缘处还有少量的羧基，由于这些官能团 的存在，氧化石墨烯与石墨烯相比，它的结构的 完整性在很大的程度上被破坏了，从而导致其导 电性和力学性能大大降低，但是这些含氧基团的 存在却为改性提供了很多便利。
谢谢观赏
欢迎提问
氧化石墨烯
石墨烯作为一种新兴的研究热点 仅有十几年的实验研究背景，但作为 化学法制备石墨烯的前驱体——氧化石 墨早在 19 世纪就已经被发现。与石墨 类似，氧化石墨仍保持着层状结构， 但是其片层上引入了许多含氧官能团， 如羧基、羟基、环氧基和羰基等，经 过溶剂剥离或热剥离得到的单层结构， 称为氧化石墨烯。
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。
具体过程：
通过预氧化、氧化两步来得到氧化石墨。在 制得氧化石墨后,虽然由于含氧官能团的介入使得 石墨片层间的距离显著增大,但仍有部分范德华力 将若干片层连在一起,因此想要得到单层的氧化石 墨稀产物,还需要施加一定的外力,即借助-定的剥 离手段来解除这种层间的作用力。目前报道的剥 离氧化石墨的方法主要有热膨胀法、低温剥离法、 超声分散法等,其中超声剥离法由于操作简单、超 声剥离过程中不发生化学变化、剥离的程度相对 较高且可通过简单控制超声时间及超声功率来大 致控制产物片层的大小等优势,因而得到最为广泛 的应用。
• 石墨稀在光伏器件中的应用 由于石墨烯本身所具有的优异的导电性、光
透过性以及高的比表面积,有关石墨烯在光伏器件方而的应用也有很多,主要 有透明电极、电子受体、光吸收剂等，其中透明电极是研究较多的一块。
• 石墨稀在锂离子电池中的应用 使用共沉淀法制备了石墨烯/憐酸铁锂复
合材料,其在0.2C的放电比容量达160mA.h/g,接近磷酸铁裡的理论最高容量 (170 mA.h/g),同吋石墨稀的引入可以改善磷酸酸铁锂本身导电性不佳以及负 极材料在高放电电流时的比容量和电化学稳定性