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石墨烯复合材料的研究及其应用任成，王小军，李永祥，王建龙，曹端林摘要：石墨烯因其独特的结构和性能，成为物理化学和材料学界的研究热点。
本文综述了石墨烯复合材料的结构和分类，主要包括石墨烯-纳米粒子复合材料、石墨烯-聚合物复合材料和石墨烯-碳基材料复合材料。
并简述石墨烯复合材料在催化领域、电化学领域、生物医药领域和含能材料领域的应用。
关键词：石墨烯；复合材料；纳米粒子；含能材料Research and Application of Graphene compositesABSTRACT: Graphene has recently attracted much interest in physics,chemistry and material field due to its unique structure and properties. This paper reviews the structure and classification of graphene composites, mainly inclouding graphene-nanoparticles composites, graphene-polymer composites and graphene-carbonmaterials composites. And resume the application of graphene composites in the field of catalysis, electrochemistry, biological medicine and energetic materials.Keywords: graphene; composites; nanoparticles; energetic materials石墨烯自2004年曼彻斯特大学Geim[1-3]等成功制备出以来，因其独特的结构和性能，颇受物理化学和材料学界的重视。
石墨烯复合材料的制备与应用研究近年来，石墨烯作为一种具有独特物理性质的二维材料而备受瞩目。
它的结构是由碳原子构成的单层六角形晶格，具有高强度、高导电性、高热导率等独特的物理特性。
与此同时，石墨烯复合材料在材料学中的应用也被广泛探究。
本文旨在综述石墨烯复合材料的制备和应用研究现状，以期为相关领域的研究提供参考和启示。
一、石墨烯复合材料的制备与石墨烯的单层构造相比，石墨烯复合材料的制备过程更为复杂。
石墨烯复合材料主要指石墨烯与其他材料的结合体，如聚合物、金属等。
获得高质量的石墨烯是制备石墨烯复合材料的关键步骤，常见的石墨烯制备方法包括机械剥离、化学还原法、化学气相沉积法等。
在制备石墨烯复合材料时，应根据不同的复合材料选择不同的石墨烯制备方法，以保证石墨烯的高质量和较高的组合效率。
对于石墨烯与聚合物的复合材料，有许多制备方法可供选择。
其中，将石墨烯与聚合物混合是一种常用的制备方法。
石墨烯可以通过两种方法与聚合物混合：打散法和溶液法。
在打散法中，石墨烯被加入到聚合物的溶液中，并利用超声波或机械剪切等力学方式将其分散。
在溶液法中，石墨烯被加入到聚合物的溶液中，并利用热力学方法下压入不锈钢模具中进行形变。
在溶液挤压时，石墨烯可以在聚合物基体中均匀地分散与聚合物中，在这种复合材料中石墨烯的结构往往受到制备条件的影响。
对于石墨烯与金属等的复合材料，化学沉积法是一种常用制备方法。
石墨烯是通过在金属表面沉积来实现与金属的结合。
在表面化学处理过程中，利用有机试剂与金属基体形成一层有机膜，以增加石墨烯与金属之间的粘附力。
然后通过热化学气相沉积法在有机膜的表面沉积上石墨烯。
在应用中，石墨烯与金属基体之间的结合强度往往较高，因此该复合材料适合用于需要高结合强度的应用。
二、石墨烯复合材料的应用研究随着石墨烯的研究不断深入，石墨烯复合材料也已经在许多领域得到了应用，尤其是在电子、光学、机械和生物医药等方面。
以下是一些具有代表性的应用领域的相关研究进展和应用案例。
摘要摘要石墨烯是一种新颖的二维碳材料，因其独特的蜂巢状结构，而具优异的化学物理性能，例如良好的机械强度、优异的导电性、载流子迁移率、良好的透光率。
石墨烯具有非常大的比表面积，能够提供更多的接触面积及反应位点，可以为许多化学、物理过程提供良好的辅助支撑作用。
而且石墨烯可与其他纳米材料进行复合，复合材料不仅具有原来各个组份的性能，还因协同效应可得到性能更加优异的材料，应用空间更加广阔。
因此，以石墨烯作为基底合成纳米复合材料成为一种高效便捷的手段，以此来提高材料的各方面性能，进而提升其在环境治理、能源储存、气体储存、光电探测等方面的应用价值。
本文主要研究了石墨烯与其他纳米材料的复合材料的制备及其在污水处理、超级电容器这两方面的基础应用研究。
主要内容分述如下：首先是关于石墨烯基复合材料作为吸附剂在污水处理方面的应用基础研究。
先通过共沉淀法得到氧化石墨烯与四氧化三铁(Fe3O4)、埃洛石(HNT)的前驱体，再进一步煅烧将氧化石墨烯还原，所得产物(FHGC)经透射电子显微镜(TEM)、X 射线衍射(XRD)等表征手段确定三者复合成功。
使用有机染料罗丹明B和无机重金属砷离子分别模拟废水处理中的有机、无机污染物，考察FHGC的吸附效果。
结果显示，相较于已报道的类似的复合材料，FHGC对有机、无机污染物都表现出更好的吸附性能，而且通过调节三组分的配比，可以控制吸附速度和总吸附量。
以上结果证明FHGC对污染物具有良好的吸附性能，应用前景广阔。
其次是关于石墨烯基复合材料作为超级电容器材料的应用基础研究。
将石墨烯与有机金属骨架(MOF)通过原位生长法得到新型的MOF/rGO复合材料。
经过XRD、拉曼光谱(RM)、X射线光电子能谱(XPS)等表征手段的测试，证明了MOF与rGO成功复合。
在超级电容器测试中，该复合材料(GFCM)在0.2 A g-1恒流充放电的电流密度下，比容量达到128 F g-1。
在循环伏安(CV)测试中，MOF 中的两种氧化还原活性组分都表现出了氧化还原峰，所得到CV曲线更近似矩形。
石墨烯复合材料的制备及应用研究进展一、本文概述石墨烯，作为一种新兴的二维纳米材料，因其独特的电子结构、优异的物理和化学性能，在复合材料领域引起了广泛的关注。
石墨烯复合材料结合了石墨烯和其他材料的优点，使得这种新型复合材料在力学、电学、热学等方面表现出色，因此具有广阔的应用前景。
本文旨在综述石墨烯复合材料的制备方法、性能特点以及在不同领域的应用研究进展，以期为石墨烯复合材料的进一步研究和实际应用提供理论支持和参考。
本文将首先介绍石墨烯及其复合材料的基本概念和特性，然后重点综述石墨烯复合材料的制备方法，包括溶液混合法、原位合成法、熔融共混法等。
接着，文章将探讨石墨烯复合材料在能源、电子、生物医学、航空航天等领域的应用研究进展，分析其在提高材料性能、降低成本、推动相关产业发展等方面的重要作用。
本文还将对石墨烯复合材料未来的研究方向和应用前景进行展望，以期推动这一领域的持续发展和创新。
二、石墨烯复合材料的制备方法石墨烯复合材料的制备方法多种多样，每一种方法都有其独特的优点和适用范围。
以下是几种主要的制备方法：溶液混合法：这是最简单且最常用的方法之一。
首先将石墨烯分散在适当的溶剂中，然后通过搅拌或超声处理使其均匀分散。
接着，将所需的基体材料（如金属氧化物、聚合物等）加入溶液中，通过搅拌或热处理使石墨烯与基体材料充分混合。
通过过滤、干燥等步骤得到石墨烯复合材料。
这种方法操作简便，但石墨烯在溶剂中的分散性和稳定性是关键因素。
原位生长法：这种方法通常在高温或特定气氛下进行，利用石墨烯与基体材料之间的化学反应，使石墨烯在基体材料表面或内部原位生长。
例如，通过化学气相沉积（CVD）或热解等方法，在金属氧化物或聚合物表面生长石墨烯。
这种方法可以得到石墨烯与基体材料结合紧密、性能优异的复合材料，但操作过程较复杂，且需要特殊的设备。
熔融共混法：对于高温稳定的基体材料，如金属或某些聚合物，可以采用熔融共混法制备石墨烯复合材料。
材料学中的石墨烯复合材料研究石墨烯作为一种具有特殊结构和独特性能的二维材料，近年来在材料学领域引起了广泛的关注。
其单层的结构具有高度的强度、导电性和导热性，因此被广泛应用于复合材料的研究中。
本文将通过对石墨烯复合材料的研究进展进行概述，以及石墨烯在不同复合材料中的应用，探讨其在材料学中的潜在应用和发展前景。
一、石墨烯的结构和性能石墨烯是由碳原子形成的二维晶体结构，具有单层碳原子的排列构成，可以看作是一片厚度只有一个原子的石墨。
这种特殊的结构赋予了石墨烯独特的力学性能和电学特性。
石墨烯的强度远远超过钢铁，同时其导电性和导热性也非常出色。
这些优异的性能使得石墨烯成为研究复合材料的理想填充材料。
二、石墨烯复合材料的研究进展石墨烯复合材料是指将石墨烯与其他材料进行复合，从而提高复合材料的性能。
石墨烯可以通过化学气相沉积、机械剥离和还原氧化石墨等方法制备得到。
目前，石墨烯与许多材料如聚合物、金属、陶瓷等进行复合研究已经取得了一系列的重要进展。
1. 石墨烯复合聚合物材料石墨烯可以与聚合物材料进行复合，形成石墨烯复合聚合物材料。
这种复合材料不仅具有石墨烯的优良导电性能和导热性能，还保持了聚合物材料的柔韧性和可加工性。
这种复合材料在柔性电子、传感器和高性能电池等领域具有广泛的应用前景。
2. 石墨烯复合金属材料将石墨烯与金属材料进行复合可以有效提高材料的力学性能和导电性能。
石墨烯在金属基体中形成的三维网络结构可以增强复合材料的强度和硬度，并提高导电性能。
这种复合材料在航空航天、汽车制造和电子器件等领域有着广阔的应用前景。
3. 石墨烯复合陶瓷材料石墨烯与陶瓷材料的复合可以提高材料的力学性能和热导率。
石墨烯在陶瓷基体中形成的纳米级填充物可以增强材料的断裂韧性，并提高导热性能。
这种复合材料在制备高温材料和热管理领域具有广泛的应用前景。
三、石墨烯复合材料的应用前景石墨烯复合材料的研究为材料学领域带来了许多新的应用前景。
石墨烯作为一种优秀的填充材料，在提高复合材料的力学性能、导电性能和导热性能方面具有重要意义。
石墨烯复合材料的制备及其应用近年来，石墨烯作为一种热门新材料，备受关注。
石墨烯的结构特殊，仅由一个由碳原子构成的蜂窝状单层材料组成，具有超强的力学性能、导电性和导热性能等特点，被誉为“下一代奇迹材料”。
然而，如何应用石墨烯材料制备出更实用、更广泛的材料，一直是相关领域研究人员所关注的问题。
而石墨烯复合材料的制备及应用正是该领域的研究方向。
一、石墨烯复合材料的制备石墨烯复合材料是通过将石墨烯与其他材料复合而成的一种新材料，具备诸多优越性能。
石墨烯的制备方法繁多，如机械剥离法、化学气相沉积法和还原法等。
根据复合的特定要求，石墨烯常常会与金属、陶瓷、聚合物等各种材料复合。
以聚合物复合材料为例，石墨烯与聚合物的复合可以通过以下几种方法实现：1.化学还原法将石墨烯氧化后还原，可以得到石墨烯氧化物，用该氧化物和聚合物进行化学交联后再进行还原，就可以得到石墨烯与聚合物复合材料。
这种方法制备出的石墨烯复合材料可以保留石墨烯的力学性能，同时具备聚合物的良好可塑性和加工性。
2.热压法将石墨烯和聚合物混合后，使用高温高压的方式进行复合，可以制备出性能优异的石墨烯复合材料。
经过高温高压处理后，石墨烯和聚合物之间形成了强的化学键和物理交联，使得复合材料具有较高的力学强度和耐磨性能。
二、石墨烯复合材料的应用1.新型电池材料石墨烯与锂离子电池正极材料复合，可以提高电池的能量密度和循环寿命。
石墨烯与电池材料的复合还可以改善电池的导电性和耐腐蚀性，提高电池的稳定性。
2.石墨烯复合材料在航空领域的应用石墨烯和高温陶瓷材料的复合可以制备出具有优异耐高温性能的复合材料，这种材料可以在高温下保持稳定结构，被广泛应用于航空航天领域的推进剂、涡轮叶片等部件。
3.导电材料石墨烯与金属复合可以制备出高导电性复合材料，具有优良的电磁屏蔽性能和较高的导电性能，因此可以广泛应用于电器、电子等领域中的电磁屏蔽材料、导电材料等。
4.石墨烯复合材料在医学领域的应用石墨烯复合材料具有良好的生物相容性和低毒性，可以应用于生物医学领域中的医疗材料、生物传感器等领域。
石墨烯及其复合材料的制备与应用石墨烯是一种由碳原子构成的单层二维晶体，具有独特的物理和化学性质。
自它的发现以来，人们对石墨烯的制备与应用进行了广泛的研究。
本文将介绍一些石墨烯的制备方法，以及石墨烯与其他材料的复合，以及它们的应用。
石墨烯的制备方法有多种，其中最常用的是机械剥离法和化学气相沉积法。
机械剥离法是通过用胶带剥离石墨矿石表面的石墨层来得到石墨烯。
这种方法简单易行，但只能制备少量的石墨烯。
化学气相沉积法则是将碳源气体（如甲烷）在金属基底上热解，生成石墨烯。
这种方法可以制备大面积的石墨烯，但需要高温和特殊的实验条件。
石墨烯与其他材料的复合可以改善其性能，并拓宽其应用范围。
例如，石墨烯与聚合物的复合材料具有优异的导电性和机械性能。
这种复合材料可用于制备柔性显示器和电子设备。
此外，石墨烯与金属氧化物的复合材料具有良好的催化性能，可用于电催化和能源转换。
石墨烯与纳米粒子的复合材料还具有优异的光学性能，可用于光学传感和光催化。
除了复合材料，石墨烯还有许多其他的应用。
例如，石墨烯在电子器件中的应用已经引起了广泛的关注。
由于石墨烯具有极高的电子迁移率和较低的电阻率，使得它成为理想的导电材料。
石墨烯晶体管已被用于制备高性能的智能手机和电子设备。
此外，石墨烯还可以用于制备超级电容器和锂离子电池，以提高储能性能。
石墨烯还可以用于制备高强度的复合材料，用于航空航天和汽车工业。
然而，石墨烯的大规模制备和应用仍然面临一些挑战。
一方面，石墨烯的制备成本较高，制备方法仍需要进一步改进。
另一方面，石墨烯在生物医学领域的应用还需要深入研究。
尽管石墨烯具有许多独特的性质，但其在生物体内的生物相容性和毒性仍然存在争议。
综上所述，石墨烯及其复合材料具有巨大的应用潜力。
石墨烯的制备方法日趋成熟，可以制备大面积和高质量的石墨烯。
与其他材料的复合可以改善石墨烯的性能，拓宽其应用范围。
石墨烯在电子器件、能源储存和复合材料等领域具有广阔的应用前景。
石墨烯及其复合材料的研究进展石墨烯是一种由碳原子构成的单层二维晶体结构，具有极高的导电性、导热性和机械强度，因此在诸如电子学、能源、传感器等领域具有广泛应用前景。
随着石墨烯研究的不断深入，越来越多的石墨烯复合材料被制备出来并被应用在实际中。
本文将介绍石墨烯及其复合材料的研究进展。
石墨烯的制备方法主要有机械剥离、化学气相沉积和化学还原等。
在机械剥离法中，通过在石墨晶体表面涂覆一层黏性剂，再使用胶带或刮刀将其剥离，就可以得到一层石墨烯。
化学气相沉积法则是将石墨烯生长在含碳气体的金属基片上，但这种方法需要高温高压条件下进行，而且存在成分不稳定的问题。
近年来，化学还原法由于制备简便、成本低廉等优势已经成为了石墨烯的主要制备方法之一。
化学还原法可以通过加热石墨烯氧化物或者将石墨烯氧化物和还原剂同时进行反应来得到石墨烯。
石墨烯作为一种新材料，在众多领域展露出了巨大的应用潜力。
在电子学领域，由于石墨烯导电性极高，可以制作出高性能的场效应晶体管、电荷传输器件等。
在光电领域，石墨烯在太阳能电池、光传感器等方面发挥着重要作用。
此外，石墨烯还可以应用于电磁屏蔽、生物传感等多个领域。
除了单独应用石墨烯，人们还发现将石墨烯与其他材料复合可以进一步增强其性能。
在支撑材料方面，人们可以将石墨烯直接复合在其他纤维或者颗粒材料上，形成石墨烯复合纤维或者颗粒。
在组合材料方面，人们可以将石墨烯与其他材料复合在一起，形成石墨烯复合材料。
一种常见的石墨烯复合材料是石墨烯复合聚合物。
这种复合材料可以通过将石墨烯加入聚合物中，来改善其机械、热学和电学性能。
相比于传统聚合物材料，石墨烯复合聚合物具有较高的导电性和导热性，因此在半导体、电池、储能等领域有着广泛的应用前景。
此外，人们还将石墨烯与金属、半导体等复合，在这些复合材料中石墨烯通常充当载流子的输运通道。
其中，石墨烯与铜、铝等复合材料可以提高电导率和导热率，从而改善导电线材、散热器等设备的性能。
「石墨烯复合材料的研究及其应用」石墨烯是由碳原子组成的二维晶格结构，在2004年被发现后，引起了全球范围内的广泛关注和研究。
由于其具有独特的物理、化学和机械性质，石墨烯被认为是未来材料领域的重要突破之一、石墨烯复合材料是将石墨烯与其他材料结合起来，以获得更好的性能和特性。
石墨烯复合材料的研究主要围绕着两个方面展开：一方面是石墨烯增强的复合材料，另一方面是石墨烯填充的复合材料。
石墨烯增强的复合材料是指通过将石墨烯与传统材料结合，以提高其力学性能和导电性能。
石墨烯具有极高的弹性模量和强度，可以增强材料的刚度和强度，同时具有优异的导电性能，可以提高电气导体的性能。
石墨烯增强的复合材料在航空航天、汽车制造、能源存储等领域具有广泛的应用前景。
例如，石墨烯增强的聚合物复合材料可以作为轻量化的结构材料，用于制造航空器和汽车的零件；石墨烯增强的金属复合材料可以用于制造高强度和高导电性的电极材料，应用于锂离子电池和超级电容器。
石墨烯填充的复合材料是将石墨烯作为填充剂加入到其他材料中，以改善其性能和特性。
石墨烯具有高比表面积和优异的导热性能，可以提高复合材料的导热性能。
石墨烯填充的复合材料在导热材料、润滑材料、防腐材料等方面具有广泛的应用前景。
例如，石墨烯填充的聚合物复合材料可以用于制造导热塑料和导热胶，应用于电子封装和散热器的制造；石墨烯填充的润滑材料可以用于制造高性能的润滑剂，应用于摩擦副的减摩和耐磨。
石墨烯复合材料的研究还面临一些挑战和困难。
首先，石墨烯的生产成本较高，限制了大规模应用的发展。
其次，石墨烯的稳定性和分散性需要进一步改善，以获得均匀分散和稳定的复合材料。
此外，石墨烯复合材料的性能与石墨烯添加量、分散性和界面相互作用等因素密切相关，需要深入研究。
总的来说，石墨烯复合材料具有广阔的应用前景，可以应用于航空航天、汽车制造、能源存储等领域。
随着石墨烯制备技术的发展和石墨烯复合材料研究的深入，石墨烯复合材料的性能将得到进一步提升，为未来材料领域的创新做出贡献。
石墨烯复合材料的合成与应用
石墨烯是一个由碳原子形成的二维晶体结构，其独特的结构和性质赋予了它在材料科学领域中极高的潜力。
石墨烯的电子运动速度非常快，热传导和机械强度也非常强，使得它可以应用于许多不同的领域。
然而，由于石墨烯本身非常薄，并且很难大规模生产，因此将石墨烯与其他材料复合以获得更好的物理特性是一种实现其实用化的有效方法。
在石墨烯复合材料中，石墨烯通常被包裹在其他材料的基质中，以防止其在处理过程中的损失。
一些石墨烯复合材料的例子包括石墨烯复合纳米颗粒，石墨烯微片/树脂复合材料和石墨烯聚合物复合材料。
合成石墨烯复合材料的方法通常包括物理、化学和机械方法。
其中，化学还原法是一种较为常见的方法，它使用还原剂将石墨烯氧化物转化为石墨烯，并在此过程中与其他材料进行混合。
石墨烯复合材料在许多领域中都有应用。
例如，在电子学领域，石墨烯复合材料可以帮助改进锂离子电池和太阳能电池的性能。
在机械领域，石墨烯聚合物复合材料可以用于生产更耐用和轻便的汽车部件。
在生物领域，石墨烯复合材料可以用于制备生物传感器和药物输送系统。
目前，虽然石墨烯复合材料已经得到了广泛的研究，但在其实际应用方面仍面临一些挑战。
例如，石墨烯的大规模生产和处理仍然面临许多困难。
同时，石墨烯与其他材料的复合过程也需要更多的研究和改进。
总的来说，石墨烯复合材料具有巨大的潜力，因为它们可以在许多不同的领域中提供独特的性能。
我们相信，随着技术的进步和更多的研究，石墨烯复合材料将会在未来的科技创新中发挥越来越重要的作用。
Jan．2015现代化工第35卷第1期Modern Chemical Industry2015年1月石墨烯复合材料的研究及其应用任成1，王小军2，李永祥1，王建龙1，曹端林1（1．中北大学化工与环境学院，山西太原030051；2．甘肃银光化学工业集团科研所，甘肃白银730900）摘要：综述了石墨烯复合材料的结构和分类，主要包括石墨烯－纳米粒子复合材料、石墨烯－聚合物复合材料和石墨烯－碳基材料复合材料，并简述石墨烯复合材料在催化领域、电化学领域、生物医药领域和含能材料领域的应用。
关键词：石墨烯；复合材料；纳米粒子；含能材料中图分类号：TB34文献标志码：A 文章编号：0253－4320（2015）01－0032－04Ｒesearch and application of graphene compositesＲEN Cheng 1，WANG Xiao-jun 2，LI Yong-xiang 1，WANG Jian-long 1，CAO Duan-lin 1（1．College of Chemical Engineering and Environment ，North University of China ，Taiyuan 030051，China ；2．Ｒesearch Institute of Gansu Yinguang Chemical Industry Group ，Baiyin 730900，China ）Abstract ：The structure and classification of graphene composites including graphene-nanoparticle composites ，graphene-polymer composites and graphene-carbon based composites are reviewed．The applications of these graphenecomposites in the field of catalysis ，electrochemistry ，biological medicine and energetic materials are briefly introduced as well．Key words ：graphene ；composites ；nanoparticles ；energetic materials收稿日期：2014－08－03；修回日期：2014－11－06作者简介：任成（1991－），男，硕士生，研究方向为含能材料，846213649@qq．com 。
石墨烯自2004年由曼彻斯特大学Meyer 等［1］、Novoselov 等［2］成功制备出以来，因其独特的结构和性能，颇受物理化学和材料学界的重视。
石墨烯是一种由碳原子紧密堆积构成的二维晶体，是包括富勒烯、碳纳米管、石墨在内的碳的同素异形体的基本组成单元。
石墨烯的制备方法主要有机械剥离法、晶体外延法、化学气相沉积法、插层剥离法以及采用氧化石墨烯的高温脱氧和化学还原法等［3－7］。
与碳纳米管类似，石墨烯很难作为单一原料生产某种产品，而主要是利用其突出特性与其他材料体系进行复合。
从而获得具有优异性能的新型复合材料。
而氧化石墨烯由于其特殊的性质和结构，使其成为制备石墨烯和石墨烯复合材料的理想前驱体。
本文中综述了石墨烯复合材料的结构、分类及其在催化领域、电化学领域、生物医药领域和含能材料领域的应用。
1石墨烯复合材料的结构石墨烯复合材料的结构有如图1所示的4种类型：①石墨烯负载的复合材料；②石墨烯包裹的复合材料；③石墨烯内嵌的复合材料；④基于石墨烯层状复合材料。
石墨烯负载的复合材料是在石墨烯表面引入第二组分并在其表面进行外延伸展得到的。
石墨烯包裹的复合材料是用石墨烯片将第二组分包裹得到的，可以更有效地防止第二组分的聚合。
石墨烯内嵌的复合材料是将石墨烯纳米片作为填充物充分分散在第二组分的基体相中得到的。
其中基体相可以是纳米材料，也可以是块体材料组成。
在现阶段的研究中，石墨烯内嵌的复合材料的第二组分以聚合物居多，但一些无机化合物如陶瓷材料也可以嵌入石墨烯中形成石墨烯内嵌的功能陶瓷材料。
由于石墨烯具有很大的比表面积和很高的导电率，使得这些陶瓷材料具有更好的性质和应用价值。
石墨烯层状复合材料是将第二组分和石墨烯片交替堆积而成，该结构可以使石墨烯与第二组分的接触面积最大化，并有利于电子的产生、传输和分离。
（a ）石墨烯负载的复合材料（b ）石墨烯包裹的复合材料（c ）石墨烯内嵌的复合材料（d ）基于石墨烯的层状复合材料图1石墨烯基复合材料的结构示意图·23·2015年1月任成等：石墨烯复合材料的研究及其应用2石墨烯基复合材料的分类石墨烯具有诸多优异的性能，如导电导热性好、韧性好、比表面积大等等，这些性能使得石墨烯基复合材料呈现出许多优异的特性。
如以石墨烯为载体负载纳米粒子，可以提高这些粒子的催化性能、传导性能；利用石墨烯较好的韧性，将其添加到高分子中，可以提高高分子材料的机械性能和导电性能。
按第二组分的不同，可将石墨烯复合材料分为石墨烯－纳米粒子复合材料、石墨烯－聚合物复合材料和石墨烯－碳基材料复合材料。
2.1石墨烯－纳米粒子复合材料纳米粒子独特的物理化学性质引起纳米科学工作者的极大兴趣，但寻找合适的载体成为纳米粒子广泛应用的一个难题。
石墨烯与其他碳材料（碳纳米管、富勒烯等）相比，表现出优异的电学、光学等物理化学性质，以及有较低的制备成本，使得石墨烯成为了纳米粒子的潜在载体。
由于片层间范德华力的作用，石墨烯往往存在着不可逆的团聚现象，而存在于石墨烯层间的纳米粒子正好起到分离邻近石墨烯片层、防止发生团聚的作用。
近年来，人们创造性地将石墨烯与纳米粒子复合起来，形成了一个新的研究领域。
可与石墨烯形成复合物的纳米粒子有很多，如负载金属纳米粒子（Pt、Au、Pd、Ag等）、氧化物纳米粒子（Cu2O、TiO2、SnO2等）以及硫化物纳米粒子（CdS）等。
这些不同负载粒子的石墨烯复合材料也呈现出了许多不同的性质。
Chen等［8］采用溶剂热法合成石墨烯/V2O5复合材料，粒径在2040nm，V2O5纳米颗粒被包裹在二维石墨烯中，制备出的石墨烯/V2O5复合材料与V2O5纳米颗粒相比，表现出更强电化学性能。
此外，石墨烯/SnO2复合材料［9］、石墨烯/Co3O4复合材料［10］、石墨烯/MoO2复合材料［11］、石墨烯/Mn3O4复合材料［12］等石墨烯/金属氧化物复合材料相继涌现，与原金属氧化物纳米粒子相比，都具有更好的电学性能。
陶丽华等［13］采用原位合成法制备了石墨烯/CdS量子点复合材料，结果显示，CdS量子点提高了石墨烯结构的稳定和层间传导性，从而相比于石墨烯表现出更优异的电化学性能。
同时石墨烯/CdS量子点复合材料不仅与电解液有良好的相容性，而且还显著地提高了电池的可逆容量。
目前，石墨烯－纳米粒子复合材料的研究主要集中在一元纳米粒子的复合，关于多元纳米粒子组合的报道还非常少，有待进一步研究。
2.2石墨烯－聚合物复合材料之前已经有许多关于碳基材料－聚合物复合材料的报道，特别是基于碳纳米线、碳纳米管和富勒烯－聚合物复合材料的研究，作为碳材料家族独特的一员，石墨烯同样可以作为添加材料或载体与聚合物进行复合。
石墨烯由于其独特的结构和性能，在改善聚合物的热性能、力学性能和电性能等方面具有相当大的应用价值。
Brinson等［14］对功能化石墨烯/聚合物纳米复合材料做了系统的研究，他们发现，在聚丙烯腈中加入质量分数为1%的功能化石墨烯片，玻璃化转变温度可提高约40ħ；在聚甲基丙烯酸酯中加入质量分数为0.05%的功能化石墨烯片，玻璃化转变温度可提高近30ħ。
这样一来大大提高了这2种聚合物的模量、强度及热稳定性，远远强于单层碳纳米管聚合物复合材料，大大改善了聚合物的热性能。
添加适量的石墨烯也可以使基体聚合物的力学性能得到显著提高，克服了一般无机填料使用量大，且不能兼顾刚性、耐热性、尺寸稳定性与韧性同时提高的缺点。
Zhao等［15］通过溶液混合法制备出石墨烯/聚乙烯醇（PVA）复合材料，其石墨烯体积分数为1.8%，并研究其力学性能，结果发现，复合材料的抗拉强度提高了150%，杨氏模量提高了10倍左右。
Vadukumpully等［16］制备出石墨烯/聚氯乙烯（PVC）复合材料，结果表明，在石墨烯质量分数为2%时，复合材料的抗拉强度提高了130%，杨氏模量提高了58%，同时改变了聚合物的玻璃化转变温度。
Huang等［17］采用原位聚合法制备了石墨烯/聚烯烃纳米复合材料，结果表明，石墨烯体积分数为1.2%时复合材料电导率为3.92S/m，而石墨烯体积分数为10.2%时，电导率为163.1S/m。
2.3石墨烯－碳基材料复合材料石墨烯除了能够和纳米粒子、高聚物复合外，还可以与其他碳基材料（碳纳米管、富勒烯等）组装形成复合材料，这些碳基材料可以相互组合而呈现出一些优越的性能。
郑加飞等［18］采用一种简单有效的水热法还原氧化石墨烯对碳纳米管－硫（CNT－S）纳米复合材料进行包覆，制备了石墨烯包覆CNT－S 纳米复合材料。
这种材料抑制了多硫聚合物的扩散，电化学测试结果表明，这种包覆结构能显著提高CNT－S复合材料的锂硫电池性能。
Chen等［19］采用一种原位化学气相沉积（CVＲD）法制备出石墨烯/·33·现代化工第35卷第1期碳纳米管复合材料，分别进行2、5min和1h的反应，制备出石墨烯上生长的碳纳米管长度不同的石墨烯/碳纳米管复合材料，结果表明，石墨烯上碳纳米管最短的复合材料电化学性能最佳，以该材料为电极制成的锂电池电容量也是最大的。
易义武等［20］利用膨化石墨原位气相沉积法制备多层石墨烯/碳纳米管复合粉体，结果表明，复合粉体中碳纳米管的分散性明显优于一般化学气相沉积方法制备的碳纳米管，加入质量分数5%复合粉体的聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）的表面电阻明显降低。
3石墨烯复合材料的应用石墨烯由于其具有独特的二维结构使其成为制备复合材料非常理想的成分［21］，而石墨烯内在的优异性能也使得石墨烯基复合材料呈现出许多优异的特性，并受到了许多研究者的关注。
同时复合物的制备也拓宽了石墨烯材料的研究领域，使得石墨烯材料向实际应用方面更迈进了一步。
3.1在催化领域的应用由于石墨烯具有优异的导电性、导热性和结构稳定性等性能以及具有改性担载金属催化剂的作用，使得石墨烯基催化剂拥有了许多特殊的催化活性。
Li等［22］通过还原氧化石墨烯和H2PtCl6制备出石墨烯/Pt纳米复合材料，电化学实验表明，石墨烯/Pt比传统的Pt催化剂对甲醇氧化有更好的效果和稳定性。
