氧化石墨烯的制备及应用研究进展

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1、氧化石墨烯的制备及应用研究进展孟竹黄安平张文学郭效军张永霞朱博超西北师范大学化学化工学院中国石油兰州化工研究中心摘要：新型碳材料氧化石墨烯因其优良的结构性能得到广泛的关注，简单、安全的制备方法也适合大量生产，目前氧化石墨烯已被应用在诸多领域并有良好的研究成果。该文主要介绍了广泛使用的Hummers制备氧化石墨烯的方法以及使用不同氧化体系的新型制备方法，综述了利用氧化石墨烯优异的比表面积和诸多的亲水基团等特性在医学、聚合物、电化学、染料处理等应用领域的发展现状，总结了氧化石墨烯在制备及应用屮易出现的问题，并对其未来潜在的应用前景做出展望。关键词：氧化石墨烯;制备;应用;ResearchProg

2、ressinPreparationandApplicationofGrapheneOxideMENGZhuHUANGAn-pingZHANGWen-xueGUOXiao-junZHANGYong-xiaZHUBo—chaoNorthwestNormalUniversity,CollegeofChemistryandChemicalEngineering;LanzhouPetrochemicalResearchCenter,PetroChina;Abstract：Thenewcarbonmaterialgrapheneoxidehasbeenwidelyconcernedwithitsexce

3、llentstructuralproperties.Thesimpleandsafepreparationmethodisalsosuitableformassproduction.Atpresent,grapheneoxidehasbeenappliedinmanyfieldsandhasgoodresearchresuIts.Thisarticle,rcfcrringtothelatestlitcrature,mainlyintroduccsthemethodofpreparingoxidizedgraphitewithwidelyusedHummersandthenewpreparat

4、ionmethodusingdifferentoxidationsystems.Thedevelopmentoftheapplicationfieldsofmedical,polymer,electrochemicalanddyetreatmentbyusingtheexcel1entspecificsurfaceareaofoxidizedgraphitcemdmanyhydrophilicgroupsweresummarized,andtheproblemsinthepreparationandapplicationoftheoxidizedgrapheneweresummedup,an

5、ditspotentialapplicationinthefuturewasprospected.Keyword：grapheneoxide;preparation;application;2004年英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈•杰姆和克斯特亚•诺沃消洛夫发现了石墨烯，由于其特殊的蜂窝状二维结构，在力学强度上拥有突出的表现：杨氏模量ClOOOGPa),断裂强度C130GPQ,弹性模量CO.25TPa),而且具有良好的导电性(10S/cm),优异的比表面积(2630m/g)丄11。从此石墨烯作为新型碳材料而不断被研究应用于各个领域，一直延续至今。但是，由于石墨烯具有疏水性而与聚合物的相容

6、性差以及容易发生团聚等因素，使其应用范围受到了限制図。而氧化石墨烯作为石墨烯的派生物与其有着相似的结构，与石墨烯相比，由于氧化石墨烯的结构中存在含氧基团，如-OH、C-O-C、C二0和-C00H等，使得氧化石墨烯具有较强的反应活性，以及良好的亲水性，能稳定的存在于水中，而口与聚合物的相容性也相比于石墨烯有很大的提升，在改善材料的力学、电学、热学等性能上有着较为突出的效果，进而氧化石墨烯的应用范围和价值都备受关注。1氧化石墨烯的制备传统的制备氧化石墨烯的方法有Hummers[3]>Brodie[4]>Staudenmaier[5],通常将石墨或石墨烯作为制备原料，其屮Brodie、Staude

7、nmaicr两种方法，虽然氧化程度高，但使用的氧化剂KC1Os、发烟HNOs在反应过程中存在不安全因素，以及会产生C1。2、N02>N2O4等有害气体，Liu等[6]及Szabo等[7]通过Brodie法制备了氧化石墨烯，通过氧化程度的不同进而发现氧化程度越高，含氧官能团的数量及种类均有不同，并口阳离子交换容量均有增加。Matsuo等宜利用Staudenmaicr法制备了氧化石墨烯，制备产物在水溶液屮能够稳定