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石墨烯材料的研究进展
作者：王耀玲， 罗雨， 陈立宝， 李秋红， 王太宏， WANG Yaoling， LUO Yu， CHEN Libao，LI Qiuhong， WANG Taihong
作者单位：湖南大学微纳技术研究中心微纳光电器件及应用教育部重点实验室,长沙,410082
刊名：
材料导报
英文刊名：MATERIALS REVIEW
年，卷(期)：2010，24(z1)
被引用次数：0次
参考文献(34条)
1.Novoselov K S.Novose Lov.Jiang D Two-dimensional atomic crystals 2005(30)
2.Novoselov K S.Jiang Z.Zhang Y Room-temperature quantum hall effect in graphene 2007
3.Berger C.Veuillen J Y.Magaud L Electronic properties of epitaxial graphene 2009(4-5)
4.Sutter P W.Flege J I.Sutter E A Epitaxial graphene on ruthenium 2008
5.Stankovich S.Dikin D A.Piner R D Synthesis of graphene-based nanosheets via chemical reduction of exfoliated graphite oxide 2007
6.Stankovich S.Piner R D.Nguyen S T Synthesis and exfoliation of isocyanate-treated graphene oxide nanoplatelets 2006
7.Novoselov K S.Geim A K.Morozov S V Electric field effect in atomically thin carbon films 2004
8.Srivastava S K.Shukla A K.Vankar V Growth,structure and field emission characteristics of petal like carbon nano-structured thin films 2005(122)
9.Heer W.Berger C.Wu X S Epitaxial graphene 2007(1-2)
10.Heer W.Berger C.Wu X S Production,properties and potential of graphene 2007(122)
11.Claire Berger.Song Zhimin.Li Tian Uhrathin epitaxial graphite:2D electron gas properties and a route toward graphene-based nanoelectronics 2004
12.Claire Berger.Song Zhimin.Li Tian Electron confinement and coherence in pattemed epitaxial graphene 2006
13.Stankovich S.Piner R D.Chen X Q Stable aqueous dispersions of graphitic nanoplatelets via the reduction of exfoliated graphite oxide in the presence of poly(sodium 4styrenesulfonate) 2006
14.Stankovich S.Piner R D.Nguyen S T Synthesis and exfoliation of iso cyanatrtreated graphene oxide nanoplatelets 2007
15.Li D.Muller M B Processable aqueous dispersions of graphene nanosheets 2008
16.Wang G X.Yang J.Park J Facile synthesis and characterization of graphene nanosheets 2008
17.Becerril H A.Mao J.Liu Z Evaluation of solution-processed reduced graphene oxide films as transparent conductors 2008(3)
18.Hemandez Y.Nicolosi V.Lotya M High-yield production of graphene by liquid-phase exfoliation of graphite 2008
19.Schniepp H C.Li J L.McAllister M J Functionalized single graphene sheets derived from splitting graphite oxide 2006
20.Wu Z S.Ren W.Gao L Synthesis of high-quality graphene with a predetermined number of layers 2009
21.Zhao X.Ohkohchi M.Wang M Preparation of highgrade carbon nanotubes by hydrogen arc discharge 1997
22.Fan X.Peng W Rapid,facile microwave-solvothermal synthesis of graphene 2008
23.Ferrari A C.Robertson J Interpretation of Raman spectra of disordered and amorphous carbon 2000
24.Navarro C.Weitz R T.Bittner A M Electronic transprot properties of individual chemically reduced graphene oxide sheets 2007(11)
25.Fukushima H Graphite nanoreinforcements in polymer nanocomposites 2003
26.Lu J.Drzal L T.Worden R M Nanometal-decorated exfoliated graphite nanoplatelet based glucose biosensors with hig sensitivity and fast response 2007
27.Lin Y.Skaff H.Emrick T Nanoparticle assembly and transport at liquid-liquid interface 2003
28.Peter Blake.Paul D Brimicombe Graphite-based liquid crystal device 2008
29.Wu Junbo.Agrawal Mukul.Becerril H A Organic light-emitting diodes on solution-processed graphene transparent electrodes 2009(2)
30.Ramanathan T.Abdala A A.Stankovich S Functionalized graphene sheets for polymer nanocomposites 2008
31.Wang X.Zhi L J.Mullen K Transparent,conductive graphene electrodes for dye-sensitized solar cells 2008
32.Schedin F.Geim A K.Morozov S V Detection of individual gas molecules adsorbed on graphene 2007
33.Schlatmann A R.Floet D W.Hilberer A Indium contamination from the indium-tin-oxide electrode in polymer light-emitting diodes 1996
34.Okamoto Y Density-functional calculations of icosahedral M13(M) Pt and Au) clusters on graphene sheets and flakes 2006
相似文献(10条)
1.期刊论文史永胜.李雪红.宁青菊石墨烯的制备及研究现状-电子元件与材料2010,29(8)
阐述了石墨烯的制备方法如机械剥离法、氧化石墨还原法、加热SiC法和化学气相沉积法等,分析了各种制备方法的优缺点.论述了石墨烯在纳米电子器件、取代硅芯片、制造最快的碳晶体管、减少噪声和潜在的储氢材料领域等方面的应用,同时简要分析了石墨烯的结构对其性质的影响,展望了其未来的发展前景.
2.期刊论文张伟娜.何伟.张新荔.Zhang Weina.He Wei.Zhang Xinli石墨烯的制备方法及其应用特性-化工新型
材料2010,38(z1)
近3年来,石墨烯以其独特的结构和优异的性能,在化学、物理和材料学界引起了轰动.引用大量最新的参考文献,介绍了石墨烯的研究现状,通过评述石墨烯的合成、功能化以及近期应用概况,展望了石墨烯的发展前景和研究方向,认为借鉴各种方法的优势,综合运用,可以制备单层、结构完整和高电导率的石墨烯,并进一步将其功能化,拓展其应用领域并已取得较大的进展,这一途径被认为是石墨烯规模化应用的战略起点.
3.期刊论文李旭.赵卫峰.陈国华.LI Xu.ZHAO Weifeng.CHEN Guohua石墨烯的制备与表征研究-材料导报
2008,22(8)
石墨烯材料是近两年的一个研究热点.简要回顾了石墨分离的历史,着重介绍了石墨烯的制备方法:GICs插层法、还原氧化石墨法、微机械剥离法和化学沉积法,分析了各种制备方法的特点以及所面临的问题,概述了石墨烯的不同表征方法以及应用,并展望了其未来发展前景.
4.学位论文李显昱石墨烯-金纳米颗粒复合材料的制备与表征2009
石墨烯由sp2杂化的碳原子构成，仅有一个原子厚，是一种蜂窝状的二维的
片层。具有非常大的比表面积，优良的电学，热学，光学，力学特性，是催化剂
的理想载体。近年来，石墨烯的绿色制备方法和石墨烯复合材料的研究已成为新
材料研究的热点。本文在环境友好的科研理念下，探讨了一种制备稳定石墨烯悬
浮液的方法；提出两种不同的方法将石墨烯与金纳米颗粒复合，并采用HRTEM，
AFM，XPS，XRD等表征手段分析了石墨烯及其复合物的成份和形态。
本文采用氧化石墨脱氧的方法制备稳定的石墨烯悬浮液。通过提高pH值来
取代原有方法中需要引入强还原剂的不利条件，使得该制备方法具有杂质少，环
境友好，操作简单等优点。
采用液相法，以氯金酸和氧化石墨的悬浮液作为前躯体，在超声作用下，通
过简单的加热和调节pH值，使得氧化石墨脱氧和氯金酸分解一步完成。AFM，
EDX，HRTEM等表征手段表明该产品含杂质较少，金属颗粒分散均匀，大小均
一。该方法具有反应条件简单易控，环境友好，成本低廉等优点，为其工业化生
产提供了一条可行的路径。
本文还研究了通过真空冻干技术和热处理方法制备石墨烯-金纳米颗粒复合
材料的方法。该方法具有诸多优点，如高负载量和高空隙率，使得该复合材料成
为催化剂/载体的理想材料。XPS表征表明C/O比明显下降，基本完成了脱氧过
程，同时出现新增加的Au的特征峰。并且XRD分析也表明金单体的产生。SEM
分析表明金纳米颗粒负载量大，分布均匀。
本文的两种制备方法操作简单，可以为类似的石墨烯-金属纳米颗粒复合材
料的制备提供借鉴和参考，具有实际意义。
关键词： 氧化石墨 石墨烯 金纳米颗粒 复合物
5.期刊论文周俊文.马文石.Zhou Junwen.Ma Wenshi石墨烯及其纳米复合材料的研究-化工新型材料2010,38(3) 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.简要介绍了石墨烯的制备方法,着重对石墨烯纳米复合材料的研究现状进行了综述.
6.学位论文颜浩然石墨烯与碳纳米管的物理特性比较研究2009
碳原子由于价态的特殊性，有着众多的同素异形体。除了石墨和金刚石等传统碳材料之外，近年来科研工作者又陆续发现了新型纳米级碳材料。这些碳纳米材料的发现为解决下一代材料的问题提供了一种可靠的选择。现在，以碳纳米管和石墨烯为代表的碳纳米材料已经在一定的场合为国民经济做出了贡献。科研工作者在很多方面对碳纳米材料已经做了许多相关的研究，其中一个重要的方向就是研究这些碳纳米材料之间的联系。
石墨烯的结构是很多低维碳纳米材料的结构基础已经成为共识，本文基于这样的观点，选择以石墨烯结构为基础的碳纳米管为参照对象，研究了石墨烯带与关联碳纳米管的物性变化。文章的主要结构如下:
第一章主要阐述了本文的立题意义，并且对石墨烯和碳纳米管的研究现状，包括制备方法等做了介绍。同时，对两者的力学，光学和电学性质做了一定的概括。
第二章阐述了本文的理论基础，包括密度泛函和格林函数等。并在每部分的后面介绍了密度泛函自洽的过程以及输运特性的计算方案。在章节末尾，简单介绍了本论文使用的三种计算软件包:Gaussian、MS、VNL(ATK)。
第三章为石墨烯带和碳纳米管建立模型。介绍了石墨烯带向碳纳米管卷曲的机制，给出了宏观和微观示意图。同时，利用无缺陷的这两种物质，构建二端开放的输运结构。
第四章在第二章的理论基础与第三章的模型基础之上，模拟计算出石墨烯带和碳纳米管的电子结构，对两者的带隙和前线轨道进行说明比较，总结其中的异同点。
第五章研究了两者输运特性之间的关系。总结两者的异同，简要分析了产生这些异同的原因。
第六章总结了石墨烯带与其关联碳纳米管物性之间的关系，给出文章的结论。同时由于篇幅限制，文章对如传输本征态等方面还没有涉及，因此，最后提出对后期工作的展望。
在这六章中，第三章至第五章是本文的核心内容，也是本论文的主要工作。本文的创新点也是在这三章中体现，主要是通过建立相关模型，进行模拟计算，研究了包括带隙，前线轨道与输运性质等在内的物性变化，对未来碳纳米材料物性联系的研究具有指导意义。
7.期刊论文代波.邵晓萍.马拥军.裴重华.DAI Bo.SHAO Xiaoping.MA Yongjun.PEI Chonghua新型碳材料——石墨
烯的研究进展-材料导报2010,24(3)
发现石墨烯至今仅5年,但其已迅速成为目前材料科学和凝聚态物理研究的一个热点,这归因于它是严格的二维结构,蕴涵着许多新的物理以及潜在应用。简要介绍了石墨烯的概念,重点评述了其制备方法以及电子结构、力学特征等基本物理特性,讨论了石墨烯器件的研发现状,并展望了其未来发展前景以及其它的潜在应用.
8.学位论文吕伟石墨烯的低温制备及电化学性质研究2009
石墨烯是2004年才被发现的一种新型二维碳质材料，具有优良的电学、力
学、光学和热学性质，成为近几年材料研究领域的热点之一。现有石墨烯的制备
方法在一定程度上都存在不足，限制了石墨烯材料的应用。本文致力于研究一种
易于操作、简便易行的石墨烯制备方法，发明了低温制备石墨烯材料的新方法并
发现通过这种方法制备的石墨烯材料具有很高的电化学容量。
利用Hummer法制备氧化石墨，考察了两种不同结构的石墨以及不同氧化时
间对最后得到氧化石墨的影响。结论表明，制备高氧化度的氧化石墨，氧化时间
是影响因素之一，石墨原料的选择也相当关键。
在200-400℃下实现了氧化石墨片层的剥离。通过XPS、SEM、TEM、AFM、
N2吸附和电化学工作站等手段对制备的石墨烯进行表征，制备的石墨烯材料单
片层在80％以上，比表面积达到370 m2/g，具有良好的电化学性质——电化学容
量可以达到220 F/g，且循环性能良好。同时系统考察了氧化石墨制备工艺中不
同氧化时间、石墨烯制备工艺中负压状态下的不同温度及常压高温等条件对制备
的石墨烯材料的性质和性能的影响。结果表明，通过低温法制备的石墨烯材料的
电化学性能要优于常压高温法制备的石墨烯材料。
同时也进行了石墨烯的掺杂和基于石墨烯材料的纳米结构构筑。成功制备了
B和N掺杂的石墨烯；利用气液界面成膜法成功制备了高度有序结构的氧化石
墨烯薄膜，通过控制成膜时间可以调控薄膜的厚度。
关键词：石墨烯 氧化石墨 低温 掺杂 氧化石墨烯膜 电化学性质
9.学位论文郑俊生纳米碳纤维微结构的电催化效应：氧的阴极还原性能2008
作为一种新型碳基纳米材料，纳米碳纤维(Carbon Nanofibers，CNFs)由于具有特殊的结构及优异的物理化学性能而被重视，在多相催化领域和电催化领域等方面具有很好的应用前景。尤为重要的是，纳米碳纤维的微结构和表面物理化学性能具有多变性和可控性。通过调控制备条件可以得到不同微结构的纳米碳纤维。氧气电催化还原反应(Oxygen Reduction Reaction，ORR)广泛应用于电化学制备双氧水、金属防腐、电化学能量储存和转化等领域。近年来由于能源和环境问题日益突出，ORR研究变得更为重要。碳基材料具有较高的热稳定性和化学稳定性，较好的导电性和较高的比表面积，成为ORR电催化剂和催化剂载体研究的重点。本文在制备微结构可控纳米碳纤维的基础上，首先考察了纯化过程对纳米碳纤维微结构的影响，提出了一种电化学原位纯化纳米碳纤维的方法；研究了纳米碳纤维微结构对ORR性能的影响；分别制备了Pd和Pt修饰的纳米碳纤维电极，考察了纳米碳纤维微结构对负载Pd和Pt金属催化剂ORR性能的影响；在考察现有电催化剂制备方法的基础上，采用一种改进的电泳沉积方法制备了负载于纳米碳纤维的ORR催化剂。
目前主要使用气相催化化学沉积法来调控纳米碳纤维的微结构。制备过程引入的金属催化剂会残留在得到的纳米碳纤维中，影响纳米碳纤维的催化性能。以板式纳米碳纤维为研究对象，考察了化学纯化和高温热处理纯化过程对纳米碳纤维微观形貌、织构性能和热稳定性的影响，提出了一种电化学原位纯化纳米碳纤维的方法。电化学纯化方法利用了酸性电解质产生的酸蚀作用和电位扫描形成的氧化还原作用的协同效应，可以在常温、常压和较弱电解质的条件下达到纯化纳米碳纤维的目的。Raman结果表明，电化学纯化处理的纳米碳纤维端面碳原子比例接近未处理的纳米碳纤维，而化学处理和热处理的端面原子比例要远小于未处理的纳米碳纤维。纯化处理方法还会影响纳米碳纤维的氧还原反应性能。电化学处理的纳米碳纤维表现出最正的ORR起始还原电位和氧还原峰电位，而热处理的纳米碳纤维表现出最负的ORR起始还原电位和氧还原峰电位。同时，纯化过程对ORR控制步骤也有影响。ORR在电化学处理和化学处理的板式纳米碳纤维上为扩散步骤控制，而在高温热处理的板式纳米碳纤维上为电化学和扩散过程混合控制。
研究了纳米碳纤维电极和石墨电极ORR性能的差异。结果表明，相对于石墨，纳米碳纤维具有较高的氧气电催化活性。同时，纳米碳纤维微结构会影响本体的氧气电催化反应性能。从石墨烯平面和纤维轴的夹角来说，纳米碳纤维主要可分为板式、鱼骨式和管式三种。不同微结构纳米碳纤维的微观形貌、织构性能和晶体结构存在较大差异。板式纳米碳纤维由于暴露的端面碳原子比例最大，表现为具有最正的ORR起始还原电位和峰电位，管式纳米碳纤维的石墨烯平面平行于纤维轴，暴露的主要为基面碳原子，表现出最负的ORR起始还原电位和峰电位。载体微结构还会影响到ORR控制步骤。板式和鱼骨式纳米碳纤维上ORR为扩散过程控制，而在管式纳米碳纤维上ORR为电化学和扩散过程混合控制。对于ORR电催化剂特别是应用于直接甲醇燃料电池的ORR电催化剂，Pd金属由于具有较低的价格、优异的抗甲醇中毒能力以及相对较高的ORR活性而受到关注。利用等体积浸渍法合成了载于板式和鱼骨式纳米碳纤维的电催化剂，考察了载体微结构对Pd电催化剂ORR性能的影响。相对于负载于活性炭的Pd电催化剂，载于纳米碳纤维的电催化剂表现出较高的ORR活性。由于板式纳米碳纤维暴露了较多的端面碳原子，促进负载的Pd纳米金属颗粒的分散和定位，基于板式纳米碳纤维的Pd电催化剂表现出较高的ORR活性。同时，载体微结构对ORR过程有重要影响。负载于活性炭的Pd电催化剂的ORR过程受电化学过程控制，而负载于纳米碳纤维的Pd电催化剂的ORR过程则与扩散过程相关。
Pt为ORR活性最高的单一金属催化剂。为了深入研究纳米碳纤维微结构对负载贵金属电催化剂催化性能的影响，利用化学还原法合成了Pt电催化剂
，研究了纳米碳纤维微结构对Pt/CNFs电催化剂电催化性能的影响。XPS研究结果表明，Pt与板式纳米碳纤维具有较强的相互作用，而与管式纳米碳纤维的相互作用较弱。结果表明，相对于基于活性炭的电催化剂，载于纳米碳纤维的电催化剂具有较高的ORR活性。同时，纳米碳纤维微结构对负载Pt电催化剂的氧的阴极还原性能有重要影响。基于板式纳米碳纤维的电催化剂表现出最高的电化学比表面积和氧气电催化还原反应活性。在三种同类型的电催化剂中，负载于管式纳米碳纤维的电催化剂表现出最小的电化学比表面积和最差的电催化活性。
催化剂制备方法会显著影响金属粒径大小和分布、金属与载体的相互作用，进而改变电催化剂的ORR性能。本研究使用改进的电泳沉积方法制备了纳米碳纤维Pt电催化剂。结果表明相对于传统的化学沉积法制备的电催化剂，电泳沉积法制备的电催化剂具有较小的Pt纳米金属粒径。在较小Pt负载量的情况下，电泳法制备的催化剂具有较大的电化学比表面积。同时，电泳法制备的电催化剂表现出较高的ORR活性和交换电流密度。
10.期刊论文吴昌子.宋敏.仲兆平.WU Chang-zi.SONG Min.ZHONG Zhao-ping石墨烯复合物在痕量气体分子检测中
的应用-环境监测管理与技术2010,22(1)
综述了石墨烯复合物的种类、性能与制备方法,以及在痕量气体分子检测中的应用.石墨烯具有大的比表面积和独特的电学性质,对一些气体分子有很强的吸附能力,制作的传感器用于气体分子检测时灵敏度较高,但选择性较差.氧化石墨烯巨大的比表面积和表面丰富的官能团赋予的优异的复合性能,可提高传感器的检测灵敏度和选择性.
本文链接：https://www.doczj.com/doc/1216587486.html,/Periodical_cldb2010z1026.aspx
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下载时间：2010年10月18日