石墨烯量化制备方法及石墨烯超级电容器技术进展汇总.doc

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1、石墨烯量化制备方法及石墨烯超级电容器技术进展汇总　　石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。石墨烯不仅是世界上最强、最坚硬、最薄的物质，石墨烯比钻石还坚硬，强度是世界上最好钢铁的上百倍，同时由于它在已知的材料中电阻率最小、导热系数最高，它电流密度是铜的100万倍，导热率是铜的10倍，因此也是最理想的电极和半导体材料，被认为可以引发现代电子科技和信息技术的革命。石墨烯被视为工业味精，也被誉为万能材料。整体的石墨烯产业链分为上游、中游、下游，上游主要是制备石墨烯的原料及设备，中游

2、主要是各类石墨烯，下游就是石墨烯的应用，包括复合材料、电子信息、储能等多个领域。　　石墨烯量化制备方法及石墨烯超级电容器技术进展汇总　　石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。石墨烯不仅是世界上最强、最坚硬、最薄的物质，石墨烯比钻石还坚硬，强度是世界上最好钢铁的上百倍，同时由于它在已知的材料中电阻率最小、导热系数最高，它电流密度是铜的100万倍，导热率是铜的10倍，因此也是最理想的电极和半导体材料，被认为可以引发现代电子科技和信息技术的革命。石墨烯被视为工业味精，也被誉为万能

3、材料。整体的石墨烯产业链分为上游、中游、下游，上游主要是制备石墨烯的原料及设备，中游主要是各类石墨烯，下游就是石墨烯的应用，包括复合材料、电子信息、储能等多个领域。　　　　目前中国正处于经济换挡期，各级政府也将石墨烯产业作为地方产业升级换代的突破口，纷纷成立石墨烯相关产业园区或企业联盟。无锡、重庆、南京、青岛、常州已建立起石墨烯产业示范基地，地方政府的相关财政资金也有望在未来几年达到千亿规模（合计）。随着地方政府的积极介入，石墨烯产业已经初步形成政府、科研机构、研发和应用企业协同创新的“官产学研“合作对接机

4、制，良性发展态势有助于石墨烯企业充分享受地方政策、税收优惠以及资金支持，未来产业化发展有望加速。　　目前我国石墨烯产业大部分是处于下游的生产企业，且还处于中试阶段。能够规模化量产的石墨烯公司只有少数几家。作为新兴产业，中国石墨烯下游产业的发展呈现出欣欣向荣、蓬勃发展的势头，与国际发达国家基本处于同步阶段。目前国内的石墨烯生产企业还没有完全进入盈利模式，主要原因是应用市场不明。石墨烯的大规模生产促进和推动着石墨烯应用领域的研究和发展。目前石墨烯产品研发的主要应用领域集中在超级电容器、锂离子电池、复合材料、透明

5、导电电极、太阳能电池等方面。　　　　石墨烯量化制备及高性能超级电容器研究取得进展　　日前，中国科学院电工研究所马衍伟研究团队在石墨烯量化制备及高性能石墨烯基超级电容器方面取得进展，提出以二氧化碳为原料，采用自蔓延高温合成技术，成功实现了兼具高导电性和高比表面积石墨烯粉体的快速、绿色、低成本制备。相关研究结果已发表于国际期刊《先进材料》（AdvancedMaterials，2017，1604690），并申请了国家发明专利和PCT专利。　　石墨烯是近年来备受各国重视的新型材料，但是高品质石墨烯的工业化大规模制备

6、一直是世界性难题。目前，石墨烯粉体规模化制备的技术路线主要基于膨胀石墨剥离法和氧化石墨还原法，但是前者通常得到的是低比表面积的多层石墨片，而后者制备的石墨烯由于残留的氧官能基团和结构缺陷导致低导电性，严重制约了石墨烯的潜在应用。　　针对上述问题，该团队采用二氧化碳为原料，金属镁粉为还原剂，纳米氧化镁为模板剂，通过镁粉在二氧化碳气氛中自蔓延燃烧方式，成功制备出富含介孔结构的石墨烯，如图1所示。　　　　目前所制的石墨烯电导率高达13000S/m，比表面积为709m2/g，综合性能优异，并在离子液体电解液中表现出

7、优越的电化学性能。基于电极材料的比电容高达244F/g，能量密度高达136Wh/kg，功率密度高达1000kW/kg，循环100万周后，容量保持率仍大于90%，如图2所示。该石墨烯制备方法反应过程耗时短、环境友好、成本低、易于工业化推广，将有力促进石墨烯在超级电容器等储能领域中的实际应用。该研究与中科院理化技术研究所李江涛研究团队、中科院物理研究所李建奇研究团队合作完成，并获得了国家自然科学基金委项目的资助。　　　　　　我国科学家把石墨烯单晶的生长速度提高了150倍　　在国家自然科学基金项目（项目编号：51

8、522201，11327902）资助下，由俞大鹏院士领导的“纳米结构与低维物理”研究团队的刘开辉课题组在大单晶石墨烯的生长方面取得新的重要进展。研究成果于2016年11月7日以“Ultrafastgrowthofsingle-crystalgrapheneassistedbyaconTInousoxygensupply（氧化物衬底辅助石墨烯单晶超快生长）”为题在NatureNanotechnology发表。　　石