新石墨烯材料

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1、新型石墨烯材料摘要：石墨烯因其独特的结构和优异的性能，近年来已成为国内外研究的热点。简要介绍了右墨烯的制备方法，着重对右墨烯纳米复合材料的研究现状进行了综述。关键词：石墨烯氧化石墨烯制备方法纳米复合材料正文：石墨烯是拥有sp2杂化轨道的二维碳原子晶体，由Geim等于2004年发现，并能稳定存在，这是目前世界上最薄的材料单原子厚度的材料。石墨烯不仅有优异的电学性能（室温下电子迁移率可达200000cm2V,s-*）,质量轻，导热性好（5000Wnfk）,比表面积大（2630m2g它的杨氏模量（1100GPa）和断裂强度（125GPa）也可与碳纳米管相媲美，而且还具有一些

2、独特的性能，如量子霍尔效应、量子隧穿效应等。由于以上独特的纳米结构和优杲的性能，石墨烯可应用于许多的先进材料与器件屮，如薄膜材料、储能材料、液晶材料、机械振器等；石墨烯是单层石墨，原料易得,所以价格便宜，不像碳纳米管那样价格昂贵，因此右墨烯冇望代替碳纳米管成为聚合物基碳纳米复合材料的优质填料。1石墨烯的制备111微机械剥离法石墨烯最初的制备就是微机械剥离，如从热解右墨表而屮剥离出石墨烯，Geim等在1mm厚的高定向热解石墨表面进行氧等离了刻蚀,然后将其粘到玻璃衬底上,接着在上面贴上ILm厚的湿的光刻胶，经烘焙，再进行反复粘撕，撕下來粘在光刻胶上的石墨片放入丙酮溶液屮洗

3、去，最后将剩余在玻璃衬底上的石墨放入丙醇屮进行超声处理，从而得到单层石墨烯。虽然微机械剥离是一种简单的制备石墨烯的方法,但是它不适合石墨烯的规模化生产。112氧化还原法0询石墨烯的制备多是对氧化石墨进行还原。氧化石墨的制备方法通常有Brodie法、Standenmaier法和Hummers法。石墨经氧化从疏水性变成亲水性，这是由于氧化石墨中有大量的亲水基团如轻基、竣基等。止是由于这些官能团才使氧化石墨容易与其它试剂发生反应，从而容易得到改性的氧化石墨。氧化石墨还原方法有:使用还原剂、热还原、紫外光还原等。其屮还原剂有水合胁、二甲联、对苯二酚和N“BH4等。Stanko

4、vich等将氧化石墨分散于水屮进行超声处理，然后加入水合腓在100e卜•恒温反应24h,得到了还原氧化石墨烯。经还原后的氧化石墨的性质可与最初的石墨相媲美。将石墨烯分散于水中，曲于它的疏水性极易造成层与层间的凝聚；而且在有机溶剂屮也不能得到稳定的分散液。Si等通过间歇性还原得到了水溶性的石墨烯，他先用硼氢化钠对氧化石墨进行部分还原，然后在部分述原的氧化石墨上引入苯磺酸基团，再用水合脏对英彻底的述原，最终得到了轻微磺化的石墨烯。这种石墨烯在合适的浓度（2mg/mL）卜；可稳定分散于pH为3~10的水。113化学气相沉积法化学气相沉积是近儿十年发展起来的制备无机材料的新技

5、术，生产工艺己经十分完善,也是目前最冇希望成为生产大量右墨烯的方法。Kim、Reina等研究小组同时都在用化学气相沉积法制备石墨烯上取得了突破性的进展，他们的方法很相似,而且也和Obraztsov从含碳的气相中制备纳米级的石墨薄膜类似；化学气相沉积法制备石墨烯是将加热至1000e的银置于含碳的气体屮，这样碳原子会在银的表面生成而且会往金属内部扩散，然后通过冷却强迫沉积于镰上。银上碳膜的厚度和晶型主要取决于冷却速度和扩散丁鎳屮的碳浓度，而这个浓度又可通过控制气相屮碳的浓度和鎳的厚度去调节。沉积在镰上的石墨烯可以通过化学刻蚀从而与基材分离，然后可以转移到其它基材上去，以便

6、于其它用途。2石墨烯纳米复合材料目前制备的石墨烯纳米复合材料并不多，主要是因为石墨烯既不亲水也不亲油,反应活性不高，使得对它进行改性比较困难，从而导致与其它材料复合也比较困难。现在制备石墨烯纳米复合材料主要是先让氧化石墨与其它材料复合，再将其中的氧化石墨还原得到石墨烯纳米复合材料;或者用改性过的石墨烯与其它材料复合。211石墨烯/聚合物纳米复合材料Liang等将Hummers法制备得到的氧化石墨分散于水中进行超声处理，并在100e下加入水合脐，制成部分述原的氧化右墨。然后往部分还原的氧化右墨分散液屮加入环氧树脂/硕化剂（4B1）的丙酮溶液，并进行超声处理，在搅拌下反应

7、数小时。反应后在60e下干燥并制成合适的形状，然后在250e通N?的情况下退火2h,将未还原的氧化石墨彻底还原,从而增加其导电性。最后得到石墨烯（15%,wt下同）环氧树脂的复合材料，其电磁屏蔽效应小于等于21分贝，基本达到了商业应用要求（20分贝）。Ramanathan等将改性后•的石墨烯、单壁碳纳米管（SWCNT）和膨胀石墨分别与PMMA采用溶液分散法进行复合,并对其热力学性能、机械性能以及流变性能进行了表征。与多层的膨胀石墨相比，改性的石墨烯与聚合物之间的作用更强。这是由于石墨烯中坏氧基造成的分子扭曲，氧化石墨热剥离中造成的缺陷,还有极薄的外形