氧化石墨制备石墨烯透明导电薄膜综述
透明导电薄膜的制备方法及性能研究
透明导电薄膜的制备方法及性能研究引言透明导电薄膜作为一种具有重要应用前景的材料，在电子器件、光伏领域等方面具有广泛的应用。
因此，对透明导电薄膜的制备方法及性能进行研究具有重要意义。
本文将围绕透明导电薄膜的制备方法和性能进行详细探讨，旨在提供相关研究的最新进展和未来发展方向。
一、透明导电薄膜的制备方法1. 喷雾法喷雾法是制备透明导电薄膜的一种常用方法。
通过将导电材料以溶胶或乳液形式喷雾于基底表面，随后利用高温烧结、烘干或光照处理等方法制备薄膜。
这种方法具有操作简单、成本较低的优势，能够制备大面积的透明导电薄膜。
2. 溅射法溅射法是一种物理气相沉积技术，可通过在真空环境下将固态导电材料溅射于基底上制备薄膜。
该方法具有高控制性和高纯度的优点，能够制备出优异的透明导电薄膜。
然而，溅射法制备薄膜过程中的高温或离子轰击可能对基底材料造成损伤，需要进一步改进。
3. 热原子层沉积法热原子层沉积法是采用化学反应来制备透明导电薄膜的一种方法。
该方法利用原子层沉积技术，通过将导电材料的前体物质分子在基底上进行表面反应沉积，形成均匀的薄膜。
这种方法具有较高的晶格质量和较好的导电性能，并且对基底的伤害较小。
二、透明导电薄膜的性能研究1. 透明性能透明导电薄膜的透明性能是其重要的性能指标之一。
透明性能主要取决于薄膜的可见光透过率和红外透过率。
高透过率可以提高光伏器件的光电转换效率，因此，提高透明性能是制备高效透明导电薄膜的关键。
2. 导电性能透明导电薄膜的导电性能与其电阻率直接相关。
低电阻率意味着更好的导电性能。
导电性能的好坏取决于导电薄膜的化学成分、晶体结构以及杂质含量等因素。
提高导电性能可以使透明导电薄膜在电子器件等领域具有更广泛的应用。
3. 机械性能透明导电薄膜的机械性能直接影响其在实际应用中的稳定性和可靠性。
优异的机械性能可以提供薄膜的耐磨、耐划伤和抗拉伸等特性。
因此，针对透明导电薄膜的机械性能进行研究，对于材料的实际应用具有重要意义。
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。
柔性透明石墨烯膜制备及导电性能研究
本 文提 出一 种制 备高 导 电柔 性石 墨烯 膜 的有 效 方法 ， 种 方法 由液 相 化学 还 原 反应 这
和 阳极氧 化铝 （ ＡＡＯ） 板协 助 的热还原 组成 ． 模 此法 制备 的面 电阻小 பைடு நூலகம் ８ ０ａ／ ５ 平方 ， 对波
长 为 ５ ０ ８ ０Ｆ 的可见 光透光 率为 ８ ， ４－ ４ ｍ ｌ Ｏ／ 这与 Ｃ ９ ６ ＶＤ法 制备 的石 墨烯膜 面 电阻值相 近 ， 而低 于溶 液法制 备 的石 墨烯 膜．
膜． 阳极 氧化铝 （ ＡＡＯ） 模板 在 制备 过 程 中既作 为抽 滤 的滤 网， 又作 为 ： 原 处 热还 理 时支撑 石墨 烯膜 的衬 底 ， 制成 的 柔性 透 明石 墨烯 膜 对 波长 为 ５ Ｏ ８ ０ｎ 的 ４ 一 ４ ｍ
可见光 透光 率为 ８ ， Ｏ／ 面电 阻为 ８０Ｑ／ 方 ， ９ ６ ５ 平 这与化 学 气相 沉 积 法制备 的石 墨 烯 膜 （８—７ ０Ｑ／ ２０ ７ 平方） 近 ， 相 而低 于溶液 法 制备 的石 墨 烯膜 （ 常是 １。 １ 通 Ｏ～ ０
第３卷 第４ ０ 期
２１ ０ ２年 ７月
影 像 科 学 与 光 化 学
Ｉ ｇｎ ｃ ｎｅ ａ ｄ ｈｏｔ ｃ ｅ ｓ ｍａｉｇＳ ｉ ｃ ｎ Ｐ ｏ ｈ ｍｉ ｅ
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柔 性 透 明石 墨 烯 膜 制 备 及 导 电性 能 研 究
金成勋 ， 李丹丹Ｌ， 愿 ， 涛 钱 俊ｈ， 余 徐 ， 。 只金芳
２ ８９
２０ ９
影
像
科
学
与
光
化
学
第３ Ｏ卷
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石墨烯的制备方法及发展应用概述
石墨烯的制备方法及发展应用概述一、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制备以来，便以其独特的物理和化学性质，引发了全球范围内的研究热潮。
本文旨在全面概述石墨烯的制备方法，以及其在各个领域的发展应用。
我们将介绍石墨烯的基本结构和性质，为后续的制备方法和应用探讨提供理论基础。
接着，我们将重点阐述石墨烯的几种主要制备方法，包括机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法等，并分析各方法的优缺点。
随后，我们将深入探讨石墨烯在能源、电子、生物医学等领域的应用现状和发展前景。
我们将对石墨烯的未来研究方向进行展望，以期为其在实际应用中的进一步推广提供参考。
二、石墨烯的制备方法石墨烯的制备方法多种多样，每一种方法都有其独特的优缺点和适用范围。
目前，石墨烯的主要制备方法包括机械剥离法、化学气相沉积法（CVD）、氧化还原法、碳化硅外延生长法以及液相剥离法等。
机械剥离法：这是最早用于制备石墨烯的方法，由英国科学家Geim和Novoselov在2004年首次报道。
他们使用胶带反复剥离石墨片，最终得到了单层石墨烯。
这种方法虽然简单，但产量极低，且无法控制石墨烯的尺寸和形状，因此只适用于实验室研究，不适用于大规模生产。
化学气相沉积法（CVD）：CVD法是目前工业上大规模制备石墨烯最常用的方法。
它通过高温下含碳气体在催化剂表面分解生成石墨烯。
这种方法可以制备出大面积、高质量的石墨烯，且生产效率高，成本低，因此被广泛应用于石墨烯的商业化生产。
氧化还原法：这种方法首先通过化学方法将石墨氧化成石墨氧化物，然后通过还原反应将石墨氧化物还原成石墨烯。
这种方法制备的石墨烯往往含有较多的缺陷和杂质，但其制备过程相对简单，成本较低，因此也被广泛用于石墨烯的大规模制备。
碳化硅外延生长法：这种方法通过在高温和超真空环境下加热碳化硅单晶，使硅原子从碳化硅表面升华，剩余的碳原子重组形成石墨烯。
这种方法制备的石墨烯质量高，但设备成本高，制备过程复杂，限制了其在大规模生产中的应用。
石墨烯透明导电薄膜课件
4.2 石墨氧化-还原法 天然石墨片首先经过化学强氧化得到边缘含有羧基、羟基而层间含有 羰基和环氧等含氧基团的氧化石墨 (Graphite Oxide，GO)，这些基团的 存在增大了石墨层间距同时也增强其亲水性能，再通过超声波分散，得 到单原子层厚度的GO，最后用化学还原将石墨烯氧化物还原成石墨烯。 这种方法可以得到独立的单层石墨烯片悬浮液，产量高，目前应用广泛。 (1)单层石墨烯氧化物的制备 石墨的氧化方法主要包括Hummers、Brodie和Staudenmaier 3种方Байду номын сангаас， Hummers 氧化法相对其他两种方法安全性较高，因此也是目前最常用的 制备氧化石墨的方法。它们都是将强酸的小分子插入石墨层间来增加层 间距，然后再用强氧化剂(如KMnO4等)对其进行氧化，表面的功能基团可 以降低层与层之间的范德华力，最后通过超声分散，得到单层或少数几 层的石墨烯氧化物。
(2) 石墨烯氧化物的还原 石墨烯氧化物的还原方法可归纳为化学还原法、热还原法、电化学还 原法等。 化学还原法中常用的还原剂有肼、硼氢化钠、苯肼、氢碘酸、对苯二 酚、二元胺、氨基酸等，该方法基于溶液相操作，反应条件温和，但在 氧化过程中由于化学键断裂产生的缺陷难以恢复，因而其导电性能难以 达到理论值。 热还原法是在氮气或氩气等惰性气氛中，对石墨烯氧化物进行快速高 温热处理，需要高温还原，使部分含氧基团热解生成CO2释放，最后得到 石墨烯。 电化学还原方法是将涂覆有石墨烯氧化物的基底置于磷酸盐缓冲溶液 中，将工作电极直接与石墨烯氧化物膜接触，控制扫描电位，即可将石 墨氧化物还原成石墨烯。
(3) 单层石墨烯的分散 由于石墨烯本身的强疏水作用，还原石墨烯氧化物后得到的产物 (Ｒ GO)容易发生团聚而影响进一步的应用。为了破环石墨层间的范德华作用 力，更好地实现剥离，提高ＲGO的分散性，研究者通常先对石墨烯氧化 物进行修饰，然后再进行还原。 其中化学修饰主要可归纳为3种:共价键修饰、非共价键修饰和离子修 饰。 共价键修饰:以石墨烯氧化物边缘的羧基为活性基团，与带氨基的化 合物如脂肪胺、芳香胺或氨基酸等反应，最后可得到功能化的石墨烯氧 化物，能很好的分散到有机溶剂(THF)、极性非质子性溶剂(如DMF、NMP、 DMAc)中，并且有较好的热稳定性。 非共价键修饰:因为石墨烯具有大的π 共轭体系，可与具有共轭体系 的小分子或高分子通过π -π 相互作用增强其溶解性或者分散性。 金属颗粒及金属离子修饰 :用贵金属离子或者纳米粒子修饰石墨烯， 金属粒子作为阻隔物，可降低石墨烯层间的π -π 堆积作用，而金属离子 之间的静电排斥作用也可以阻止石墨烯的团聚。
氧化石墨烯薄膜制备流程及步骤
氧化石墨烯薄膜制备流程及步骤氧化石墨烯薄膜是一种具有很高应用价值的材料，它可以用于柔性电子器件、生物传感器、能源储存等领域。
本文将介绍氧化石墨烯薄膜的制备流程及步骤。
1. 氧化石墨烯的制备方法氧化石墨烯是通过石墨烯经氧化反应得到的。
一般有两种方法：Hummers方法和Brodie方法。
1.1 Hummers方法Hummers方法是一种常用的制备氧化石墨烯的方法，其具体步骤如下：（1）将石墨烯和浓硫酸混合搅拌，使石墨烯表面与硫酸充分接触。
（2）加入硝酸，在搅拌的同时控制温度在5℃以下。
（3）加入冷却的过氧化氢，反应产生强烈的氧化反应，生成氧化石墨烯。
（4）反应结束后，用大量的水稀释反应液，经过过滤、洗涤、干燥等步骤，得到氧化石墨烯。
1.2 Brodie方法Brodie方法是另一种制备氧化石墨烯的方法，具体步骤如下：（1）将石墨粉末和浓硝酸混合，在搅拌的同时加入冰冷的硫酸。
（2）反应产生NO2，将石墨表面氧化。
（3）反应结束后，用大量的水稀释反应液，经过过滤、洗涤、干燥等步骤，得到氧化石墨烯。
2. 氧化石墨烯薄膜的制备方法2.1 涂覆法涂覆法是一种简单易行的方法，其步骤如下：（1）将氧化石墨烯的粉末加入适量的溶剂中，搅拌使其均匀分散。
（2）将溶液均匀涂覆到基底上，使其干燥。
（3）重复涂覆、干燥步骤，直至得到所需厚度的薄膜。
2.2 化学气相沉积法（CVD法）CVD法是一种高温下的化学反应过程，其步骤如下：（1）将氧化石墨烯粉末放置于高温炉中，使其加热至700℃以上。
（2）将一种或多种含有碳源的气体（如甲烷、乙烯等）流入反应室中。
（3）碳源气体在高温下分解，形成石墨烯，与氧化石墨烯表面的氧化物反应，生成氧化石墨烯薄膜。
2.3 水热法水热法是一种低温合成方法，其步骤如下：（1）将氧化石墨烯粉末加入适量的溶剂中，加热至适当温度。
（2）将还原剂（如氢气、氨气等）加入反应体系中。
（3）还原剂在水热条件下还原氧化石墨烯，得到石墨烯薄膜。
石墨烯薄膜制备步骤
氧化石墨烯的制备1.称取1g的石墨，0.75g的硝酸钠，23mL的浓硫酸，按顺序加入三颈烧瓶中，搭好搅拌装置，将三颈烧瓶至于冰水浴中。
打开搅拌器（搅拌要快，但要注意不要搅拌到瓶壁上）2.在30分钟内加完3g高锰酸钾，然后撤去冰水浴，将装置转移入35度水浴中。
3.35度水浴45分钟，搅拌均匀，溶液显深黑色，边缘有墨绿色。
4.撤去水浴，缓慢加入蒸馏水46毫升。
（注意慢加，否则会导致爆沸，加完后塞上瓶塞）加水后会导致温度达近98度，并伴随大量红色烟雾，溶液变为棕色。
5.15分钟后加水140毫升，然后再加入30%的双氧水10毫升。
（小心慢加，否则会喷出，双氧水可稍多，用于除去高锰酸钾和二氧化锰）6.1分钟后，移出溶液，离心直至溶液显中性（开始时，离心速度可稍慢，后面速度稍快，注意不要超过11000RPM，每次离心15-20分钟）7.将离心后的氧化石墨烯转移入烧杯，用保鲜膜密封保存。
石墨烯的制备1.取少量制得的氧化石墨，烘干测得其干重。
根据算得的干重值称取含0.1克氧化石墨的氧化石墨烯溶液，加入三颈烧瓶中。
2.向烧瓶中加入80-100毫升的蒸馏水，再加入约0.1毫升的水合肼（注射器1-2滴，水合肼的量按照1克水合肼=1/8克氧化石墨计算得出约0.1毫升）。
3.将装置（搅拌+冷凝回流）搭好置于95度的水浴中，打开超声仪，水浴回流1小时。
4.回流完毕后将产物转移入烧杯，用抽滤漏斗抽滤直至滤液显中性（每次抽滤后都需要超声以确保石墨烯不团聚）石墨烯膜的制备1.取上面抽滤得到的石墨烯（还没有转移出抽滤漏斗），用ＤＭＦ溶液洗涤几次，以除去水分，并将产物转移进ＤＭＦ溶液中。
2.取适量的上述溶液，加入适量的聚氨酯溶液，使用超声使溶液分散均匀，再用沙漏抽滤（使用聚四氟乙烯滤纸，因为ＤＭＦ可以溶解纤维素－碳酸酯滤纸，抽滤过程中一定要注意不能有水进入溶液体系）3.抽滤完成后，取出滤纸，将之浸入水中一段时间。
电化学法制备石墨烯薄膜及其导热性能研究
电化学法制备石墨烯薄膜及其导热性能研究
黄鹏程;涂飞跃;刘素琴;肖可颂
【期刊名称】《矿冶工程》
【年(卷),期】2022(42)4
【摘要】采用优化的先浓硫酸氧化插层、再稀硫酸二次氧化插层的两步电化学氧化方法,将石墨纸电极剥离成缺陷较少、水平尺寸较大的氧化石墨烯薄片;利用平板刮涂的方式将氧化石墨烯的N-甲基吡咯烷酮分散浆料组装成氧化石墨烯薄膜,经由3 000℃的高温石墨化热处理过程和后续辊压操作,获得了性能优异的石墨烯导热薄膜材料,导热系数达到了3 090 W/(m·K)。
讨论了氧化石墨烯前驱体的氧含量、中值粒径数据及薄膜厚度对石墨烯薄膜导热性能的影响,并分析了其作用机理,可为石墨烯在导热领域的商业化应用提供参考。
【总页数】5页(P155-158)
【作者】黄鹏程;涂飞跃;刘素琴;肖可颂
【作者单位】长沙矿冶研究院有限责任公司;中南大学化学化工学院
【正文语种】中文
【中图分类】O646
【相关文献】
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3.电化学法制备部分还原氧化石墨烯薄膜及其
光电性能4.石墨烯/聚醚胺复合薄膜制备及其导热性能研究5.Ag/石墨烯复合薄膜的制备及其导热和电磁屏蔽性能研究
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石墨烯透明导电薄膜
石墨烯透明导电薄膜1. 石墨烯的基本性质透明导电薄膜是指在可见光区的平均透光率大于80%，电阻率在10-3cm以下的薄膜，由于其在可见光区范围的高透光率和其接近金属的导电率而成为一种重要的光电信息材料。
目前研究和应用最广泛的是金属氧化物透明导电薄膜( TCO) ，其中ITO 和FTO 最具代表性，这些薄膜具有有高载流子浓度( 1018～1021cm-3) 和低电阻率( 10-4～10-3cm) ，且可见光透射率达80%～90%，膜层硬度高, 耐磨, 耐化学腐蚀（HF酸除外），膜层具有很好的酸刻、光刻性能，便于细微加工。
由于这些优点ITO薄膜已被广泛应用于平面显示和太阳光伏能源系统中。
一般来说，高透明性与高导电性是互为相反的性质。
从这一点来看，ITO 正好处在透明性与导电性微妙的此消彼长（Trade-off）关系的边缘线上（图1）。
这也是超越ITO 的替代材料迟迟没有出现的原因。
然而ITO在蓝光和近红光区域内吸收系数大，成本高，易碎性，离子扩散以及稀有金属资源限制等缺点成为其发展的瓶颈。
对于红外探测器太阳能电池柔性显示器以及激光器的高端产品需求更是望而止步，因此，可弯曲、重量轻、不易破碎可采用卷轴式工业化连续生产方式的产品倍受青睐。
图1 既能透过光线也能通过电流石墨烯是继碳纳米管和富勒烯被发现后，首度被发现的一种能够在自然界中稳定存在的碳二维晶体。
石墨烯在理论上有望避开这种此消彼长的关系成为理想的透明导电膜。
其原因是，由于载流子迁移率非常高（载流子迁移率可超过20000 cm2/Vs，载流子密度为~ 2×1011 cm-2），即使载流子密度较低，导电性也不容易下降。
而载流子密度较低的话，会比较容易穿过更大波长范围的光。
相当于单个原子的超薄厚度同样有助于提高透明性。
不仅是可见光，石墨烯还可透过大部分红外线，这一性质目前已为人所知。
除此之外，石墨烯在电子器件中还具有传统材料不可比拟的优点: 第一，石墨烯有完美的杂化结构，大的共轭体系使其电子传输能力很强，而且合成石墨烯的原料可以是天然石墨，层状石墨烯的提纯相比碳纳米管成本低很多; 第二，石墨烯具有高热导性能( ～5000W/m K) ，可以很快地散发热量，提高器件的连续运行能力; 第三，在柔性基底应用中，高化学稳定性和强机械性能( 拉伸强度和杨氏模量分别可达130 GPa和1 TPa)方面比传统TCO材料更有优势。
石墨烯透明导电薄膜的研究进展
石墨烯透明导电薄膜的研究进展随着科学技术的不断进步和发展，以石墨烯为基础研究开发的各种二维碳材料在推动人类社会的过程中起着越来越重要的作用，其中石墨烯透明导电薄膜的进展更是日新月异。
本文以石墨烯的发展历程为研究出发点，从力学强度、透光性以及化学稳定性等几个方面讨论以石墨烯为原料制备的透明导电薄膜的优点，然后分别从石墨烯透明导电薄膜的前驱体和制备方法等角度归纳总结了最近几年石墨烯透明导电导电薄膜的研究进展，就目前所面临的问题进行了讨论，并展望了石墨烯透明导电薄膜的应用前景与发展趋势。
关键词：石墨烯，导电薄膜，前驱体，制备方法，研究进展一绪论-石墨烯和透明导电薄膜的发展及研究背景1.1石墨烯的发展历程碳元素是自然界存在最为广泛的元素之一，因其独特的原子结构而形成了多种同素异形体，有sp3杂化，sp2杂化，sp杂化，sp3/sp2杂化混合等多种形式，石墨烯是sp2杂化的一种[1]，科学研究正是从杂化轨道理论和电子能带结构的探究开启石墨烯时代的到来。
石墨烯的理论研究始于半个多世纪前，当时主要是为碳纳米管和富勒烯等结构构建模型。
根据热力学统计物理的热力学涨落，二维晶体在有限的温度下是无法单独存在的，所以在很长的一段时间内，石墨烯一直被认为是一种假设性结构，无法在现实中单独稳定存在。
直到2004年，英国曼彻斯特大学的两位物理学家安德烈·海姆(Andre Geim，荷兰籍)和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov俄罗斯和英国籍)，成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯，由此证实并宣告它可以单独存在。
自从第一次成功制备稳定存在的单层石墨烯至今，石墨烯已经成为材料界一颗炙手可热的新星，众多科学家对其各个方面进行研究[2]。
作为一种独特的二维晶体，石墨烯有着非常独特的性能：超大的比表面积，理论值为2630m2／ｇ；力学性能优异，杨氏模量达1.0TPa[3]；热导率为5300W／（m·K)[4]，是室温下纯金刚石的3倍；几乎完全透明，对光只有2.3％的吸收[5,6]；同时，在电和磁性能方面也具有很多奇特的性质。
石墨烯综述
石墨烯(Graphene)作为一种平面无机纳米材料，在物理、化学、科技、数码方面的发展都是极具前景的。
它的出现为科学界带来极大的奉献，机械强度高，导热和导电功能极具优势，原材料来源即石墨也相当丰富，是制造聚合复合物的最正确无机纳米技术。
由于石墨烯的运用很广泛，导致在工业界的发展存在很严重的一个问题就是其制作过程规模浩大，所以应该将其合理地分散到相应的聚合物内部，到达均匀分布的效果，同时平衡聚合物之间的作用力。
石墨烯的内部结构是以碳原子以sp2 杂化而成的，是一种单原子结构的平面晶体，其以碳原子为核心的蜂窝状结构。
一个碳原子相应的只与非σ键以外的三个碳原子按照相应的顺序连接，而其他的π则相应的与其他的的碳原子的π电子有机地组成构成离域大π键，在这个离域范围内，电子的移动不受限制，因为此特性使得石墨烯导电性能优异。
另一方面，这样的蜂窝状结构也是其他碳材料的基础构成元素。
如图1-1 所示，单原子层的最外层石墨烯覆盖组成零维的富勒烯，任何形状的石墨烯均可以变化形成壁垒状的管状[1]。
因为在力学规律上，受限于二维晶体的波动性，所以任何状态的石墨烯都不是平整存在的，而是稍有褶皱，不管是沉积在最底层的还是不收区域限制的。
，如图1-2 所示，蒙特卡洛模拟〔KMC〕做出了相应的验证[3]。
上面所提的褶皱范围在横向和纵向上都存在差异，这种微观褶皱的存在会在一定程度上引起静电，所以单层的会很容易聚集起来。
同时，褶皱的程度也会相应的影响其光电性能[3-6]图1-1. 石墨烯:其他石墨结构碳材料的基本构造单元，可包裹形成零维富勒烯，卷曲形成一维碳纳米管，也可堆叠形成三维的石墨[7]。
Figure 1-1. Graphene: the building material for other graphitic carbon materials. It can be wrapped up into 0D buckyballs, rolled into 1D nanotubes or stacked into 3D graphite[7].图1-2. 单层石墨烯的典型构象[1]。
氧化石墨烯的制备及其应用研究
氧化石墨烯的制备及其应用研究石墨烯是一种由碳原子组成的单层晶体材料，因其重要的电学、光学、热学等性质而备受关注。
氧化石墨烯是石墨烯的氧化产物，与石墨烯相比具有更广泛的应用前景。
本文将对氧化石墨烯的制备及其应用进行探讨。
一、氧化石墨烯的制备方法氧化石墨烯的制备方法主要有两种，即Hummers氧化法和改良Hummers氧化法。
Hummers氧化法是目前最常用的制备氧化石墨烯的方法之一。
该方法通过硫酸、硝酸和氯酸的混合物对天然石墨进行氧化，产生氧化石墨烯。
该方法具有简单、易于掌握等优点。
但是，Hummers氧化法存在环境污染、危险性较高以及产品质量不稳定等缺点。
改良Hummers氧化法是一种对Hummers氧化法进行改进的方法。
该方法采用硫酸、氯化亚铁和氢氧化钠对天然石墨进行氧化，生成的氧化石墨烯质量更高、成本更低。
改良Hummers氧化法具有环保、安全、简单等优点。
二、氧化石墨烯的应用1. 超级电容器超级电容器是一种高性能电能储存器，具有储能密度高、快速充放电等优点。
石墨烯氧化物作为电极材料可以提高其比电容量和循环寿命，因此在超级电容器领域具有广泛的应用前景。
2. 透明导电膜氧化石墨烯是一种透明的导电材料，可以应用于屏幕、灯光等领域的透明导电膜。
与传统的ITO透明导电膜相比，石墨烯氧化物具有更高的透明度、更好的柔性和更好的稳定性。
3. 传感器石墨烯氧化物作为传感器的敏感材料具有快速响应、高灵敏度等特点，可以用于气体探测、生物传感器等领域。
4. 锂离子电池石墨烯氧化物作为锂离子电池的阳极材料可以提高电池的荷电容量和循环寿命，因此在锂离子电池的研究中具有广泛的应用前景。
5. 光催化石墨烯氧化物具有优异的光催化性能，可以用于有机污染物的降解。
石墨烯氧化物光催化具有高效、环保等特点，因此在环境保护领域具有广泛应用前景。
三、结语随着石墨烯和氧化石墨烯的性质逐渐被认识，氧化石墨烯在能源、材料、环境等领域的应用前景越来越受到关注。
氧化石墨烯原子尺度薄膜制备技术
氧化石墨烯原子尺度薄膜制备技术石墨烯是由一个层层叠加的碳原子单层组成的，被认为是未来电子学和纳米技术领域的基础材料之一。
为了实现石墨烯的应用，我们需要一种制备高质量石墨烯的技术。
氧化石墨烯是一种可制备的形式，它是石墨烯氧化而来的，通常可以通过一些化学或物理方法制备。
本文将着重介绍氧化石墨烯原子尺度薄膜的制备技术。
1. 原子尺度氧化石墨烯薄膜的制备方法在制备氧化石墨烯原子尺度薄膜时，可以利用石墨烯基底和氧化物前驱体相互作用的化学反应制备。
这种方法被称为氧化物分解法，它包括以下几个步骤：1.1 石墨烯制备首先，需要制备高质量的石墨烯基底。
石墨烯基底可以采用机械剥离法、化学气相沉积法等方法制备。
1.2 氧化物前驱体制备二氧化硅（SiO2）和三氧化钼（MoO3）是常用的氧化物前驱体。
它们可以通过物理法、化学法等方法制备。
1.3 化学气相沉积法将石墨烯基底和氧化物前驱体放置在化学气相沉积炉中，加热至适当温度，氧化物前驱体在化学反应中分解，生成氧化石墨烯原子尺度薄膜。
该方法便于控制氧化石墨烯的厚度和形状。
2. 氧化石墨烯原子尺度薄膜制备技术的应用原子尺度氧化石墨烯薄膜具有单层结构和优异的电子、机械和化学性质，可以用于许多应用领域。
2.1 生物传感器氧化石墨烯原子尺度薄膜可以用于生物传感器中。
氧化石墨烯材料对于生物分子具有高度的选择性和灵敏度。
此外，与其他传感器相比，氧化石墨烯原子尺度薄膜的制备成本较低，易于批量生产。
2.2 石墨烯电子氧化石墨烯原子尺度薄膜的电性能有望推动石墨烯电子领域的发展。
相比于其他电介质材料，氧化石墨烯的介电常数较低，使其更适用于高频应用。
2.3 透明导电薄膜由于石墨烯的高透明性和导电性，氧化石墨烯原子尺度薄膜可以用于透明导电薄膜的制备。
透明导电薄膜广泛应用于平板显示器、柔性显示器、触摸屏等领域。
3. 总结原子尺度氧化石墨烯薄膜的制备技术有着广泛的应用前景。
通过优化制备工艺，可以获得高质量、大面积、低成本的氧化石墨烯原子尺度薄膜。
聚合物改性石墨烯薄膜的制备与导电性能
第37卷第5期2016年10月河南科技大学学报（自然科学版）Journal of Henan University of Science and Technology （Natural Science ）Vol．37No．5Oct．2016基金项目：国家自然科学基金项目（21101058）；河南科技大学博士科研基金项目（13480051）作者简介：刘红宇（1979－），男，山东菏泽人，讲师，博士，主要研究方向为高分子复合材料．收稿日期：2016－03－31文章编号：1672－6871（2016）05－0091－05DOI ：10．15926/j．cnki．issn1672－6871．2016．05．020聚合物改性石墨烯薄膜的制备与导电性能刘红宇，彭淑鸽，潘炳力，牛青山（河南科技大学化工与制药学院，河南洛阳471023）摘要：以Hummers 法制备氧化石墨，超声剥离得到氧化石墨烯（graphene oxide ，GO ）。
在25ħ和90ħ两种温度下，以聚乙烯亚胺（polyethyleneimine ，PEI ）为GO 的还原剂和修饰剂，制备了PEI 改性石墨烯分散液。
光电子能谱和红外光谱揭示了温度对PEI 还原GO 反应的影响。
研究结果表明：25ħ时，PEI 具有部分还原GO 的能力，得到PEI 修饰的氧化石墨烯（PEI-GO ）；90ħ时，接枝的PEI 逐渐从GO 片层上解离，并将GO 还原为表面修饰的石墨烯（PEI-ＲGO ）。
将石墨烯分散液抽滤组装为PEI-ＲGO 薄膜，发现其电导率为117S ·m －1，有望用于石墨烯导电材料。
关键词：导电；石墨烯薄膜；聚乙烯亚胺中图分类号：O611．4文献标志码：A0引言原子级厚度的石墨烯具有独特的二维平面结构、超高比表面积和优异的阻隔性能，同时具有卓越的导电、导热和力学性能，因此，石墨烯已经引起了广泛的关注［1－3］。
文献［4］报道了可以使用还原剂水合肼将氧化石墨烯（graphene oxide ，GO ）还原为具有较高导电性能的石墨烯，所得石墨烯的电导率接近石墨的电导率。
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氧化石墨制备石墨烯透明导电薄膜综述
导读：氧化石墨制备石墨烯透明导电薄膜综述摘要：新电子设备的出现快速增加了透明导电薄膜的，石墨烯制备和表征的最近进展表明它可以制备透明导电薄膜，本文讨论了氧化石墨制备石墨烯透明导电薄膜，关键词：氧化石墨，透明导电薄膜是许多光电子器件的重要组成部分，铟锡氧化物(ITO)由于它的高电导率和透光率，已经成为透明导电薄膜的主要材料，（3）ITO的制备方法（例如喷镀、蒸发、脉冲激光沉积、电镀）费用高昂，因此采用
氧化石墨制备石墨烯透明导电薄膜综述摘要：新电子设备的出现快速增加了透明导电薄膜的市场需求。
石墨烯制备和表征的最近进展表明它可以制备透明导电薄膜。
本文讨论了氧化石墨制备石墨烯透明导电薄膜。
关键词：氧化石墨；石墨烯；透明导电；薄膜
1 引言
透明导电薄膜是许多光电子器件的重要组成部分，例如液晶显示器（LCD），有机太阳能电池，有机发光二极管（OLED)，智能窗等。
铟锡氧化物(ITO)由于它的高电导率和透光率，已经成为透明导电薄膜的主要材料。
然而使用ITO也有缺点：（1）铟的价格持续上涨，使得ITO成为日益昂贵的材料，（2）ITO脆的性质使得它不能满足一些新的应用（例如可弯曲的LCD、有机太阳能电池）的性能要求，（3）ITO的制备方法（例如喷镀、蒸发、脉冲激光沉积、电镀）费用高昂。
2004年Geim等人第一次从高取向热解石墨上剥离得到单原子层的纳米石墨片——石墨烯。
石墨烯的出现给碳家族增添了新的成员，成为继金刚石、石墨、富勒烯、碳纳米管之后碳元素的第五种同素异形体。
单层石墨烯是真正意义上的二维原子晶体，是目前世界上已知最薄的材料，20万片单层石墨烯叠在一起也只有一根头发丝的厚度，因而引起人们的广泛关注。
石墨烯具有优良的力学性能，杨氏模量约1000 GP。
由于具有特殊的能带结构，石墨烯表现出许多奇特的电学性质。
研究表明石墨烯中电子传导速率高达8×10 m/s。
如此优异的电学质量，使得其在室温条件下也能观察到量子霍尔效应。
虽然研究还在初期阶段，但是石墨烯在许多方面比ITO具有潜在的优势，例如质量、坚固性、柔韧性、化学稳定性、价格等。
因此采用石墨烯制备透明导电薄膜是很有前景的一项工作。
5
2 石墨烯透明导电薄膜制备
石墨烯透明导电薄膜的制备从原材料来分有氧化石墨制备法、石墨法、复合材料法、CVD法。
石墨烯透明导电薄膜的制备从制备方式来分有喷涂沉积法、过滤沉积法、CVD法、旋转涂覆法、电泳沉积法、自组装法等。
石墨烯透明导电薄膜的制备方法都有各自的优点和缺点，本文将简单介绍下目前研究的最多的氧化石墨制备石墨烯透明导电薄膜。
3 氧化石墨制备石墨烯透明导电薄膜
一种潜在的制备大面积石墨烯透明导电材料的方法是剥离氧化石墨，再完全还原。
氧化石墨采用改进的Hummers氧化法制得。
氧化石墨的制得允许研究者通过多种方法在水中获得氧化石墨烯。
这种方法的不利之处在于氧化会造成一些不可还原的sp2碳结构破坏，留下成为电子陷阱的sp3碳结构。
至今没有研究小组能够完全还原氧化石墨得到石墨烯。
抛开这一点，氧化石墨在对导电性要求不高的
地方有良好的应用前景。
氧化石墨在水中分散性良好，液相制备石墨烯透明导电材料使得它成为更容易实现的一种选择。
如今氧化石墨制备石墨烯透明导电材料采用两种方法：（1）肼蒸汽还原氧化石墨烯膜，再热退火还原；（2）在有分散剂存在的情况下化学还原氧化石墨烯溶液，用还原的氧化石墨烯溶液制得石墨烯膜，再热退火还原。
肼蒸汽还原氧化石墨烯膜的方法中，由于石墨烯材料的蒸汽渗透性差，蒸汽还原只能在最上层表面起作用，导致薄膜电阻随着薄膜的厚度增加达到饱和。
另一种方法在溶液中还原氧化石墨烯需要更复杂的方法，包括氧化石墨烯片的共价或者非共价的改变，使得到的还原氧化石墨烯片能够在溶液中分散。
这些分散剂会对石墨烯透明导电材料造成不可改变的光电性能影响。
Scott Gilje[1]等人用喷涂沉积法，将水中的氧化石墨烯片沉积到预热SiO2/Si 基底上，经化学还原或热退火还原后，得到透明导电的石墨烯膜。
膜的密度可以通过改变石墨烯分散液浓度和喷涂时间来调节。
GOKI EDA[2]等人用过滤沉积法，用混纤膜真空抽滤不同体积的氧化石墨烯/水分散液，得到氧化石墨烯膜，溶解掉混纤将膜转移到玻璃基底上。
化学还原和热退火处理后得到1 nm~10 nm 透明导电薄膜。
他们发现石墨烯膜经Cl掺杂后导电能力得到增强。
Héctor A. Becerril[3]等人用旋转涂覆法制得氧化石墨烯薄膜，采用不同的方法对薄膜进行还原，发现加热石墨化是最有效的方法，得到薄膜电阻大约为102 -103Ω/sq，在550nm透光率为80%。
Robinson[4]等人用旋转涂覆法，将氧化石墨烯分散到乙醇中，制膜时用N2吹扫，加快溶剂的挥发，在Si/SiO2表面沉积得到纳米级的薄膜。
经肼还原后，他们将膜连基底一起浸入到NaOH溶液中，石墨烯膜漂浮在液面上，用新基底捞出后实现膜的转移。
A. Vollmer[5]等人采用浸涂法，将基底浸入石墨烯溶液中涂覆上一层膜后经高温热还原，
得到的石墨烯膜的电子性质与高取向热解石墨相似，这种方法得到的石墨烯膜中的片层与基底是平行的。
Yangqiao Liu[6]等人首次提出用Nafion辅助分散肼还原的氧化石墨烯溶液，得到了稳定的石墨烯溶液，并用过滤沉积法制得透明导电薄膜，在550nm处透光率为80%,薄膜电阻是30kΩ/sq。
分析表明Nafion引起石墨烯的p型掺杂。
推断p 型掺杂效果，Nafion对于石墨烯的分散效果，残余Nafion对于sp2域的连接共同导致了薄膜的优良性能。
Yanwu Zhu[7]等人结合自主装和化学还原分散在水中的氧化石墨烯，一步制得透明导电薄膜，薄膜尺寸达到了厘米数量级，薄膜的厚度可以通过氧化石墨烯溶液的浓度控制，分别使用浓度为1.5和0.5mg/ml的石墨烯溶液，得到透光率为87%和96%，薄膜电阻为11.3和31.7kΩ/sq的薄膜。
Shu Jun Wang[8]等人在氨水存在的情况下，用肼还原氧化石墨烯溶液，得到稳定的还原氧化石墨烯溶液，真空过滤再转移到石英表面，高温加热石墨化，得到在550nm透光率高于80%，薄膜电阻大约2kΩ/sq的薄膜。
Viet Hung Pham[9]等人采用喷涂沉积法，将氧化石墨烯和过量水合肼的混合溶液喷涂在预热过的基体表面，成膜和化学还原同时进行，得到在550nm透光率为84%，薄膜电阻为
2.2kΩ/sq的薄膜。
Jianxin Geng[10]等人采用温和的化学还原方法在没有分散剂的情况下获得了稳点的还原氧化石墨烯溶液，在真空抽滤后获得还原的氧化石墨烯膜，溶解掉混纤将膜转移，热退火处理后得到在500nm处透光率80%，电阻率数量级是103Ω/ sq的透明导电薄膜。
Matthew J. Allen[11]等人用新制备的PDMS作为转移基底，将一个基底上通过纺丝涂覆上的还原氧化石墨烯膜转移到另一个基底上。
这种方法的依据是石墨烯片与PDMS的相互作用力（非键价力）大于其与母基底的（玻璃）的相互作用力，而小于其与新基底（Si/SiO2)的相互作用力。
首先将PDMS放在母基底上并在其上放一个硬币的重物保持2分钟后撕下PDMS，这样就可以将母基体上的石墨烯膜转移到PDMS上，接着将PDMS压在新基体上一段时间后就可以将其上的石墨烯膜转移到新基底上了。
4 结语
氧化石墨制备石墨烯透明导电薄膜具有优良的发展前景，但是目前制得的石墨烯薄膜尚难以用于商业目的，如果能够在氧化石墨烯的还原和氧化石墨烯片层大小上作出提高，一定能够提高氧化石墨烯制备的透明导电薄膜的性能，并在商业上加以应用。