氧化石墨还原法制备石墨烯及其吸附性能_周锋

氧化石墨烯的制备方法及材料性能研究氧化石墨烯是一种由石墨结构经氧化处理后得到的材料，具有较高的导电性、热稳定性和表面化学反应活性。

近年来，随着石墨烯材料的广泛研究和应用，氧化石墨烯也成为了研究的热点之一。

本文将介绍氧化石墨烯的制备方法及其材料性能研究进展。

一、氧化石墨烯的制备方法1. 氧化剂法氧化剂法是一种最常见的氧化石墨烯制备方法。

该方法的主要原理是将氧化剂如KMnO4或HNO3等与石墨材料反应，使石墨材料表面生成氧化层，然后利用酸性洗涤等方法去除过量的氧化剂和氧化产物，最终得到氧化石墨烯材料。

该方法因操作简单、制备成本低廉等优点而得到广泛应用。

2. 热氧化法热氧化法是一种将石墨材料置于氧化气氛中进行氧化处理的方法。

通过在高温下将石墨材料置于氧气或空气中进行氧化处理，可制备出一系列氧化程度不同的氧化石墨烯材料。

相比于氧化剂法，热氧化法具有制备时间短、氧化程度可调节等优点。

3. 气相氧化法气相氧化法是一种将石墨材料置于气体中进行氧化处理的方法。

通过将石墨材料置于高温还原气氛中进行氧化处理，可制备出高质量的氧化石墨烯材料。

该方法具有氧化程度可控、无需添加氧化剂等优点。

二、氧化石墨烯的材料性能研究1. 电学性质研究氧化石墨烯的电学性质是其研究的重点之一。

实验研究表明，氧化石墨烯具有优异的导电性能和传输性能。

其导电性可通过控制氧化程度进行调控，传输性能受其形态和材料厚度等因素的影响。

此外，氧化石墨烯还具有较好的悬浮稳定性和电化学性质等特点，可应用于多种电子器件。

2. 光学性质研究氧化石墨烯的光学性质是近年来受到广泛关注的研究方向之一。

实验研究表明，氧化石墨烯具有较好的光学吸收和散射性能，其光电响应能力优于一般的碳材料。

此外，氧化石墨烯还具有较好的荧光性质，可用于生物成像等领域。

3. 气敏性能研究氧化石墨烯的气敏性质研究是近年来较为活跃的研究领域之一。

实验研究表明，在一定条件下，氧化石墨烯可通过对气体的敏感性反应，实现对气体的快速检测和监测。

氧化石墨烯的制备及应用石墨烯是一种纳米级厚度的碳材料，具有优异的电学、热学、力学和光学性质。

它的发现被视为一项科学界的突破，引起了广泛关注并被预示着将有各种各样的应用。

然而，石墨烯在一些场合下过于脆弱，需要一些具有能力改善其力学稳定性的方法。

在这个背景下，氧化石墨烯的制备方法就非常受人关注了。

一、氧化石墨烯的制备氧化石墨烯的制备主要有两种方法：石墨氧化和还原剂还原法。

1. 石墨氧化法石墨氧化法是制备氧化石墨烯的一种常见方法。

其原理是通过物理和化学手段使石墨表面产生氧化。

该方法首先将石墨粉末与浓硫酸混合，然后再加入硝酸使反应加剧，最后用稀碱溶液中和，从而得到氧化石墨烯。

石墨氧化法制备氧化石墨烯传统方法虽然简便易行且可以得到较高纯度的氧化石墨烯，但同时制备过程中会产生较多的副产物，如硫酸、硝酸等危险化学物质，制备过程中需耗费大量的化学试剂与剩余废物的处置工作也较为繁琐。

2. 还原剂还原法还原剂还原法是一种新的制备氧化石墨烯方法，主要是利用还原剂对氧化石墨烯进行还原。

还原过程中，还原剂可以充分还原石墨烯中的氧元素，从而提高氧化石墨烯的还原度和结晶度。

与氧化石墨烯比较，还原的石墨烯有比较好的物理性质和力学性质，不易破碎。

二、氧化石墨烯的应用氧化石墨烯的普及和应用，已迅速发展成为石墨烯领域的一个热点。

由于其独特的结构和性质，可以应用于电子器件、传感器、能量材料、生物医药等方面。

1. 传感器应用氧化石墨烯具有很高的电导率和比表面积，这使其非常适合用作电化学传感器的工作电极材料。

利用氧化石墨烯的高电导率，可以大大提高传感器的灵敏度和响应速度。

因此，氧化石墨烯广泛应用于环境监测、食品检测、生物传感器等领域。

2. 能量材料应用氧化石墨烯对于锂离子电池，太阳能电池、超级电容器等能量材料有着广泛应用。

其高电导率和良好的电化学性质，可以提高这些材料的能量密度和耐久性，增强其使用效果。

例如，通过改变氧化石墨烯层的数量，可以调整太阳能电池的吸收光谱范围和效率。

《还原氧化石墨烯及其复合材料的制备与气敏性能研究》篇一一、引言近年来，氧化石墨烯及其复合材料因其独特的物理和化学性质，在众多领域中得到了广泛的应用。

其中，还原氧化石墨烯（rGO）以其优异的导电性、大比表面积和高化学稳定性等特点，被广泛研究并应用于能源、电子、传感器等高科技领域。

本文将主要研究还原氧化石墨烯及其复合材料的制备方法，以及其在气敏性能方面的应用。

二、还原氧化石墨烯及其复合材料的制备1. 氧化石墨烯的制备氧化石墨烯的制备通常采用化学氧化法，以天然石墨为原料，通过强酸、强氧化剂等处理，使石墨片层上的碳原子形成羧基、羟基、环氧等含氧基团，从而得到氧化石墨。

随后，通过热剥离或化学剥离法得到氧化石墨烯。

2. 还原氧化石墨烯的制备还原氧化石墨烯的制备方法主要包括热还原法、化学还原法和电化学还原法等。

其中，化学还原法因其操作简便、成本低廉等优点被广泛应用。

通过选择合适的还原剂（如氢气、水合肼等），将氧化石墨烯中的含氧基团去除，从而得到还原氧化石墨烯。

3. 复合材料的制备为了进一步提高材料的性能，可以将还原氧化石墨烯与其他材料进行复合。

例如，与聚合物、金属氧化物等材料进行复合，形成具有特定功能的复合材料。

这些复合材料具有优异的物理和化学性质，在气敏性能方面表现出良好的应用前景。

三、气敏性能研究1. 还原氧化石墨烯的气敏性能由于还原氧化石墨烯具有优异的导电性和大比表面积，使其在气敏传感器方面具有潜在的应用价值。

当气体分子与还原氧化石墨烯接触时，会引起其电阻的变化，从而实现对气体的检测和识别。

此外，还原氧化石墨烯的表面化学性质使其对不同气体具有不同的响应特性，为气敏传感器的设计提供了丰富的可能性。

2. 复合材料的气敏性能通过与其他材料进行复合，可以进一步提高还原氧化石墨烯的气敏性能。

例如，将金属氧化物与还原氧化石墨烯进行复合，利用金属氧化物的高催化活性和高比表面积，提高复合材料对气体的吸附能力和响应速度。

氧化还原法制备石墨烯工艺详解相信很多研究生进入实验室的第一课就是氧化石墨烯制备，制备氧化石墨烯真是一个巨大的工程，其中涉及了各种复杂参数的调控，可谓经历了九九八十一难，方能制备出理想的氧化石墨烯。

今天小编就来为你深入解读如何采用氧化还原法制备出氧化石墨烯，各种参数如何调控？如何还原得到石墨烯？工业级氧化还原石墨烯制备与实验室制备又有什么区别？氧化还原法制备石墨烯氧化-还原法是指将天然石墨与强酸和强氧化性物质反应生成氧化石墨(GO)，经过超声分散制备成氧化石墨烯(单层氧化石墨)，加入还原剂去除氧化石墨表面的含氧基团，如羧基、环氧基和羟基，得到石墨烯。

氧化还原法制备石墨烯优缺点氧化-还原法被提出后，以其简单易行的工艺成为实验室制备石墨烯的最简便的方法，得到广大石墨烯研究者的青睐。

氧化-还原法可以制备稳定的石墨烯悬浮液，解决了石墨烯难以分散在溶剂中的问题。

氧化-还原法的缺点是宏量制备容易带来废液污染和制备的石墨烯存在一定的缺陷，例如，五元环、七元环等拓扑缺陷或存在-OH基团的结构缺陷，这些将导致石墨烯部分电学性能的损失，使石墨烯的应用受到限制。

氧化还原制备石墨烯分为三步，氧化、剥离、还原，如图1，图2.5日Rcdjcllasi图1氧化还原制备石墨烯流程CbLeiiiic^llyeouvenedgiraiilieLie图2氧化还原制备石墨烯流程1氧化氧化石墨的方法主要有三种：第一种是Hummers法，第二种是Brodietz法,第三种是Staudenmaier法，他们首先均是用无机强质子酸例如浓H2s04、发烟HN03或者它们的混合物处理原始的石墨粉原料，使得强酸小分子进入到石墨层间，而后用强氧化剂（如高镒酸钾、KC104等）氧化。

三种方法相比，Staudemaier法得到的氧化石墨的层结构受到严重破坏，原因是采用浓H2S04和发烟HN03混合酸处理了石墨，Hummers法具有很高的安全性，且可得到带有褶皱的氧化石墨的片层结构，并含有丰富的含氧官能团，在水溶液中分散性很好，对于此方法，许多研究人员也做了很大的改善。

石墨烯的氧化还原法制备及结构表征近年来，石墨烯受到了越来越多的关注，它被认为是一种具有优异性能的二维纳米材料，可以用于电子学、光学学和材料学等多个领域。

石墨烯的制备技术是研究石墨烯特性的基础，氧化还原法是最近几年广泛研究的制备方法之一。

氧化还原法是一种以氧化物为原料，经过高温氧化和还原步骤而得到的石墨烯材料。

在此方法中，以催化剂石墨烯母体（Graphene Oxide，GO）作为原料，然后通过高温的氧化和还原步骤，GO发生氧化和还原反应，使其形成石墨烯（Graphene，G）。

首先，GO必须通过电性溶液（例如，高温氨水）形成超细粉末（粒径小于100 nm），以增加其表面积，并便于进一步处理。

然后，将高温氨水处理的粉末经过一系列的氧化还原反应，最终形成石墨烯，其中包括进行高温氧化（150～200）、还原（250～350）以及石墨化（500～600）等步骤。

石墨烯在结构上具有平板形式，其构成单位只有一个原子，并具有良好的导电性和透明性。

氧化还原方法得到的石墨烯具有良好的均匀性，大部分石墨烯片段为单层和双层，且具有良好的相容性，能够持久稳定存在。

为了表征经过氧化还原法制备的石墨烯的结构，常用的表征技术包括X射线衍射（XRD）、旋转反射显微镜（Raman）和扫描电子显微镜（SEM）等。

其中，X射线衍射（XRD）可用于判断石墨烯的形貌、尺寸和结构等性质，其特征谱即X射线可以提供石墨烯的结构特征。

旋转反射显微镜（Raman）是研究石墨烯结构最为常用的技术之一，也是衡量石墨烯结构质量的重要方法，它能够对石墨烯的厚度、层数、热性质和几何结构进行表征。

最后，扫描电子显微镜（SEM）可以得到石墨烯的粒径、形貌和区域分布等特征，从而对石墨烯的表面形貌进行表征。

综上所述，氧化还原法是最近广泛研究的石墨烯制备技术之一，其具有良好的均匀性和稳定性，对石墨烯的表征技术可以提供结构特征。

X射线衍射（XRD）、旋转反射显微镜（Raman）和扫描电子显微镜（SEM）等可以检测出氧化还原法制备的石墨烯的结构特性，因此，这种制备方法将会成为石墨烯的发展的重要推动力。

氧化石墨烯的制备及其电性能研究一、石墨烯的概述石墨烯是一种由碳原子组成的单层、具有蜂窝状晶格的二维材料。

其高度的化学稳定性、热稳定性、电子迁移率、导电性和透明性使其成为广泛应用的前沿材料之一。

同时，对于其制备、表征、应用研究等方面的研究也成为了当前的热点。

二、氧化石墨烯的制备氧化石墨烯是一种在石墨烯表面氧化得到的材料。

其制备方法主要包括化学还原法、阳极氧化法、热氧化法等。

1. 化学还原法化学还原法是一种将氧化石墨烯还原为石墨烯的方法。

通常在此方法中会使用强还原剂，如氢气、氢气溶液、乙醇、硫化氢等，来还原石墨烯中的氧元素。

2. 阳极氧化法阳极氧化法是一种通过电化学方法将石墨烯进行氧化的方法。

主要步骤为将石墨烯作为阳极进行氧化反应，并通过多次的阳极氧化和清洗得到氧化石墨烯。

3. 热氧化法热氧化法是一种将石墨烯在高温下与氧气反应得到氧化石墨烯的方法。

其具体步骤为将石墨烯置于高温炉中，并固定好样品的位置，然后通过对氧气通入和排出进行控制，从而得到氧化石墨烯。

三、氧化石墨烯的电性能研究氧化石墨烯在电性能方面的研究也得到了广泛关注。

主要涉及到其导电性、电子迁移率、界面形貌等方面的研究。

1. 导电性氧化石墨烯具有较好的导电性能，其电导率在氧化程度较低时与石墨烯相似，而随着氧化度的增加，其导电性能逐渐降低。

此外，对于氧化石墨烯的导电性能也可以通过控制还原程度等因素进行调控。

2. 电子迁移率氧化石墨烯的电子迁移率与其氧化程度密切相关。

随着氧化度的增加，石墨烯的电子迁移率逐渐降低，从而对其电性能产生影响。

此外，还可以通过控制氧化条件等因素进行调控。

3. 界面形貌氧化石墨烯的界面形貌也是其电性能的重要研究方向之一。

通常通过原子力显微镜等技术来对其表面形貌进行表征，并进一步探究其对电性能的影响。

四、结论氧化石墨烯作为一种重要的石墨烯衍生物，在其制备、表征、应用等方面的研究不断得到了深入的探究。

这对于其电性能研究也提供了重要的基础。

氧化石墨还原法制备石墨烯及其吸附性能周锋;万欣;傅迎庆【摘要】The graphite oxide (GO) was prepared by oxiding purified natural graphite via Hummer's method, and graphene was obtained by reduction of graphite oxide prepared. The structure of graphene was analyzed and characterized by X-ray diffraction analysis (XRD) , laser Raman spectroscopy (LRS) and transmission electron microscopy (TEM). The most intense feature is the G peak at 1580 cm"1 in the Raman spectrum of graphene, corresponding to the first-order scattering of E2g mode. And there is also a D peak near 1350 cm"1 possibly due to the extensive oxidation. The adsorption experimental results showed the desirable adsorption ability of graphene on the methylene blue, methyl orange and rhodamineB, and adsorption rates were above 95%. The adsorption experiment indicated the absorption capacity of graphene on phenol and chlorophenol was weak.%利用液相化学氧化法制备氧化石墨,通过水合肼还原氧化石墨制备石墨烯.采用X射线衍射分析、激光拉曼光谱和透射电子显微镜等测试方法,对石墨烯材料的结构和吸附性能进行分析表征.结果表明,通过氧化石墨还原法制得的石墨烯晶体结构完整性有所降低；石墨烯对极性较大的有机染料亚甲基蓝、甲基橙和罗丹明B的吸附率都在95％以上,对极性较小的有机污染物苯酚和氯苯酚的吸附能力较弱.【期刊名称】《深圳大学学报（理工版）》【年(卷),期】2011(028)005【总页数】4页(P436-439)【关键词】材料科学;石墨烯;氧化石墨;还原法;染料;吸附性能【作者】周锋;万欣;傅迎庆【作者单位】大连海事大学材料科学与工程系,辽宁大连116026;清华大学化学系,北京100084;大连海事大学材料科学与工程系,辽宁大连116026;大连海事大学材料科学与工程系,辽宁大连116026【正文语种】中文【中图分类】TQ127.1Geim等［1］发现二维结构的石墨烯后，推翻了热力学涨落不允许二维晶体在有限温度下自由存在的认知.石墨烯材料是由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构的一种具有大π键共轭体系的碳质材料，其结构类似于未卷曲的碳纳米管［2］.石墨烯材料以其独特的物理结构特征和优异的力学、电学性能，在纳米电子学、微电子学、储能材料以及复合材料等领域具有广泛的应用前景.目前制备石墨烯的手段很多，包括机械剥离法、取向附生法、加热SiC法、石墨插层法、热膨胀剥离法、电化学法、化学气相沉积法和氧化石墨还原法等［3-4］.这些方法都比较复杂，整个制备工艺过程很难精确控制，如何有效便捷地制备出高质量二维纳米薄膜，是石墨烯材料发展研究和应用的关键.氧化石墨还原法是将石墨氧化变成氧化石墨，在超声条件下得到单层的氧化石墨溶液，再通过化学还原获得石墨烯，已成为石墨烯制备的有效途径［5］.本研究通过水合肼还原氧化石墨的方法制备了石墨烯，采用X射线衍射分析 (XRD)、激光拉曼光谱 (LRS)和透射电子显微镜 (TEM)等测试方法对其结构和吸附性能进行分析表征.1 实验方法1.1 主要原材料实验所用材料有石墨粉、浓硫酸、盐酸、五氧化二磷、过硫酸铵、高锰酸钾、双氧水 (体积分数为30%)和水合肼 (体积分数为80%).所有试剂为分析纯，使用前均未经处理，所有实验用水均为二次去离子水.1.2 试样制备1.2.1 氧化石墨 (GO)的制备将1.5 g天然石墨加到6 mL 80℃的浓H2SO4、1.25 g(NH4)2S2O8和1.25 gP2O5组成的混合溶液中，在该条件下保持4.5 h，将混合物冷却至室温，并加入0.25 L去离子水稀释放置过夜.混合物沉淀用去离子水洗涤、过滤除去残余的酸后在室温条件下干燥，得到预氧化天然石墨粉.将预氧化的天然石墨粉加到60 mL 0℃的浓H2SO4中，再将7.5 g KMnO4边搅拌边缓慢加入，并继续在35℃以下搅拌2 h得混合液.加入125 mL去离子水稀释混合液，由于大量水的加入会释放出大量热量，因此该操作要在冰水浴中进行，以保证温度低于50℃.全部加完去离子水后，继续搅拌混合物2 h，再加入700 mL去离子水和10 mL质量分数为30%的H2O2，此时可以看到在冒出大量气泡的同时溶液颜色由黑色变为亮黄色.将得到的亮黄色溶液用V(HCl)∶V(去离子水)=1∶10的盐酸和去离子水洗涤并抽滤至干，得到的固体放置在40℃真空烘箱中干燥7 d，即得到氧化石墨 (GO).图1为用扫描电镜 (SEM)获得的氧化石墨粉末的形貌，图1中具有一定层状结构呈不平整褶皱状的片状物为氧化石墨.由图1可见，氧化石墨仍呈固体状态，但已有部分薄层出现，这主要是在氧化、清洗和干燥过程中，氧化后含氧官能团使层片之间的作用力减弱，导致部分层片剥离.石墨的表面出现明显皱褶，这与文献［6］的报道一致.图1 氧化石墨的微观形貌Fig.1 SEM image of graphite oxide1.2.2 石墨烯的制备称取一定量的氧化石墨配制成质量分数为0.05%的溶液，超声30 min.将石墨烯氧化物剥离成石墨氧化物片，离心分离超声后的溶液，得到均匀分散的石墨氧化物分散液.石墨氧化物转变为石墨烯的具体操作为:取50 mL石墨氧化物分散液，与50 mL去离子水、50 μL质量分数为35%的水合肼溶液和350 μL浓氨水在烧杯中混合均匀，剧烈搅拌几分钟，放置在水浴锅中95℃下反应1 h，就得到均匀稳定且不易发生团聚的石墨烯分散液.1.2.3 结构表征在德国Bruker D8 Advance型 X射线衍射仪(CuKα射线，λ =0.1542 nm，电压40 kV，电流20 mA)上进行X射线衍射 (X-ray Diffraction，XRD)分析.采用Renishaw公司的RM 2000进行激光拉曼光谱分析，激发波长为514 nm.采用LEO1530场发射扫描电子显微镜 (SEM)进行氧化石墨粉末的显微形貌表征，采用Hitachi2011高分辨场发射透射电镜 (HRTEM)进行石墨烯的形貌观察，加速电压为120 kV.1.2.4 吸附性能测试向一系列带塞的锥形瓶中加入100 mL 1×10-5 mol/L的有机污染物模拟废水和5 mg的石墨烯材料，室温条件下，在振荡器中匀速振荡一定时间，离心过滤分离出粉末后，使用Hitachi U-3010紫外可见分光光度计测定溶液的吸光度，计算所得滤液的浓度，并计算吸附率k=(ct－c0)/c0×100%，其中，ct为脱色时间为t时测得的甲基橙浓度;c0为甲基橙的初始浓度.2 结果与讨论2.1 XRD分析图2是天然石墨、氧化石墨和石墨烯的XRD图.从图2可见，石墨在2θ为26°附近出现一个很尖很强的衍射峰，即石墨 (002)面的衍射峰，说明纯石墨微晶片层的空间排列非常规整.石墨被氧化后，石墨 (002)面的衍射峰非常小，但在2θ为11°附近出现很强的衍射峰，即氧化石墨 (001)面的衍射峰［7］.这说明石墨的晶型被破坏，生成了新的晶体结构.当氧化石墨被还原成石墨烯时，石墨烯在2θ约为23°附近出现衍射峰，这与石墨的衍射峰位置相近，但衍射峰变宽，强度减弱.这是由于还原后，石墨片层尺寸更加缩小，晶体结构的完整性下降，无序度增加.图2 天然石墨、氧化石墨和石墨烯的XRD图Fig.2 XRD pattern of graphite，graphite oxide and graphene2.2 拉曼光谱分析图3为石墨烯的Raman光谱图，从中可见，石墨烯在1 580 cm-1附近存在一个强吸收峰 (G峰)，对应E2g光学模的一阶拉曼散射;在1 350 cm-1处出现一个较强而宽的吸收峰 (D峰)，表明石墨烯结构中一部分sp2杂化碳原子转化成sp3杂化结构，即碳原子层中的C=C双键被破坏.G带与D带的强度比，即为sp2和sp3的碳原子比［8］.从图3可见，石墨烯中sp2杂化碳原子数比sp3杂化碳原子数多.在本实验条件下氧化石墨被还原时，大部分sp3杂化碳原子被还原成sp2杂化碳原子，但仍有部分碳原子以sp3杂化形式存在，即氧化石墨的还原状态结构不可能被完全恢复到原有的石墨状态，氧化石墨还原法制得的石墨烯结晶强度和规整度有所降低，其结构和石墨略有差别.图3 石墨烯的Raman光谱Fig.3 Raman spectrum of graphene2.3 透射电镜微观形貌分析图4是石墨烯的透射电子显微电镜 (TEM)图像.从图4(a)可以看出石墨烯典型的褶皱薄膜形貌，说明石墨烯具有远程折叠的结构形态;图4(b)的电子衍射 (ED)证明石墨烯为具有类似于石墨的六方晶态结构，衍射点和衍射强度说明样品是自支撑薄膜. 图4 石墨烯的TEM显微形貌照片Fig.4 TEM images of graphene2.4 吸附性能将5 mg石墨烯材料加入到100 mL 1×10-5 mol/L的有机污染物模拟废水中，室温条件下，在振荡器中匀速振荡2 h，离心过滤分离出粉末后，计算出石墨烯对实验室中几种常见有机污染物的吸附率，结果如图5.从图5可见，石墨烯对极性较大的有机染料 (亚甲基蓝、甲基橙和罗丹明B)的吸附能力较强，吸附率都在95%以上，而对极性较小的有机污染物 (苯酚和对氯苯酚)的吸附效果一般.这种对极性有机染料吸附能力比较强的特点，主要是由于石墨烯具有非常大的比表面积，且在吸附过程中，有机染料分子极性键中的电子容易和石墨烯中的大π键产生相互作用，进一步提高了石墨烯材料对极性有机污染物分子的吸附性能［9］.由此可见，石墨烯材料有望在去除极性有机污染物领域发挥重要作用.图5 石墨烯对几种常见有机污染物的吸附能力Fig.5 Adsorption on five kinds of dyes of graphene结语本研究利用Hummer's法制备了氧化石墨，通过水合肼将氧化石墨还原制备了石墨烯材料，制得的石墨烯为六方晶体结构，但晶体完整性比天然石墨有所降低.通过对石墨烯材料的吸附性能进行测试发现，石墨烯对极性较大的有机染料 (亚甲基蓝、甲基橙和罗丹明B)具有较强的吸附能力.参考文献:［1］ Novoselov K，Geim A，Morozov S，等.碳原子薄膜中的电场效应［J］.科学，2004，306:666-669.(英文版)［2］黄毅，陈永胜.石墨烯的功能化及其相关应用［J］.中国科学B辑:化学，2009，39(9):887-896.［3］徐秀娟，秦金贵，李振.石墨烯研究进展［J］.化学进展，2009，21(12):2559-2567.［4］李旭，赵卫峰，陈国华.石墨烯的制备与表征研究［J］.材料导报，2008，22(8):48-52.［5］ Park S，Ruoff R.化学法制备石墨烯［J］.自然纳米技术，2009，4:217-224.(英文版)［6］ Stankovich S.化学法还原氧化石墨合成石墨烯纳米片［J］.碳素，2007，45:1558-1565.(英文版)［7］ Jeong H，Lee Y，Lahaye R，等.氧化石墨AB型有序堆垛［J］.美国化学学会会刊，2008，130:1362-1366.(英文版)［8］ Ferrari A，Robertson J.无序非晶碳材料拉曼光谱［J］.物理评论 B，2000，61:14095-14107.(英文版)［9］李翠华，刘剑洪，黎玉玲，等.新型离子液体用于碳糊电极的直接电化学研究［J］.深圳大学学报理工版，2009，26(4):351-355.。

氧化石墨烯材料的合成与性能研究氧化石墨烯（graphene oxide）作为一种独特的二维材料引起了广泛的研究兴趣。

它是碳原子层通过化学方法与氧原子相连而形成的一种纳米材料。

氧化石墨烯相对于普通的石墨烯具有更多的氧含量和官能团，使其具备多种特殊性质，具有重要的应用潜力。

为了合成氧化石墨烯，一种常用的方法是通过对石墨的氧化来实现。

石墨在强酸或酸性条件下氧化可以得到氧化石墨烯材料。

这个过程可以使用氧化剂，如硝酸、高锰酸钾等，或者通过电化学方法来实现。

通过氧化剂的作用，石墨中的氧原子与碳原子形成了碳氧键，形成了氧化石墨烯。

氧化石墨烯的性能研究是目前的热点领域之一。

首先，氧化石墨烯具有很高的比表面积。

由于氧化石墨烯是二维材料，其表面积非常大。

这使得氧化石墨烯在吸附气体、离子和分子等方面具有很大的优势。

因此，氧化石墨烯被广泛应用于传感器等领域。

此外，氧化石墨烯也具有优异的导电性。

尽管在氧化的过程中，石墨烯的电导率受到影响，但氧化石墨烯仍然显示出了良好的导电性。

研究人员通过还原氧化石墨烯，即氧化石墨烯还原为石墨烯，来提高其导电性，并成功实现了氧化石墨烯在电子器件中的应用。

另外，氧化石墨烯还具有很强的化学活性。

氧化石墨烯具有丰富的官能团，如羟基、羧基等，使其可以与其他分子发生反应。

这为氧化石墨烯的功能化提供了便利，并扩展了其在生物医学、能源储存等领域的应用。

在氧化石墨烯的性能研究中，还发现了一些新的特性。

例如，氧化石墨烯可以通过调控其层间距和氧含量来实现对光学性质的调节。

研究人员发现，在一定的光照条件下，氧化石墨烯可以产生显著的光学效应，并显示出光敏性。

这使得氧化石墨烯具备在光电器件中的应用潜力。

总之，氧化石墨烯作为一种独特的二维材料，在其合成和性能研究方面取得了丰硕的成果。

它具有高比表面积、良好的导电性和化学活性等特点，使其具备广泛的应用潜力。

未来的研究将集中在进一步理解氧化石墨烯的性能，并探索其在电子器件、生物医学和能源储存等领域的应用。

氧化石墨烯材料的制备与应用前景近年来，石墨烯材料的应用逐渐受到广泛关注。

作为一种具有非常好的光学、电学和力学性能的材料，其在探索新型电子器件、能源存储和燃料电池等方面具有潜力。

其中，氧化石墨烯正逐渐成为备受瞩目的研究热点。

本文将介绍氧化石墨烯材料的制备方法和应用前景。

一、氧化石墨烯的制备方法1. 氧化石墨烯的化学氧化方法：在强氧气化作用下，石墨烯可以氧化为氧化石墨烯。

这种方法可以通过溶剂剥离、电化学氧化、漏电氧化等实现，其中以漏电氧化方法最为普及。

2. 氧化石墨烯的还原方法：在氧化石墨烯与还原剂反应后，可以通过还原方法得到氧化石墨烯。

其中还原剂的选择对还原效果有着重要的影响。

目前常用的还原剂有氢气、钠汞合金、氨气、还原型发泡剂等。

3. 氧化石墨烯的物理剥离方法：通过机械剥离、热剥离、化学剥离等物理方法，可以得到氧化石墨烯。

其中机械剥离常用的手段是扫描隧道显微镜（STM）和力探显微镜（AFM）。

二、氧化石墨烯的应用前景1. 能源存储：氧化石墨烯有着超过其它材料的高比表面积和导电性，这使其具备一定的活性材料储能能力。

将氧化石墨烯与电极材料结合起来，可以制成石墨烯基的锂离子电池。

2. 电子器件：氧化石墨烯的制备简单、成本低，而在透明导电薄膜、场发射器件、传感器等方面有着广泛应用。

与传统的二维材料相比，氧化石墨烯更容易形成稳定的涂层，具有更大的应用前景。

3. 燃料电池：氧化石墨烯具有良好的电化学性能和导电性，可以提高电池的效率和储存能力。

利用氧化石墨烯制备的电极材料，可以制成燃料电池的阳极和阴极。

总结：氧化石墨烯的制备方法和应用前景具有广阔的发展前景。

其独特的性能特点，为研究人员带来了许多新的机会和挑战。

在未来，氧化石墨烯的应用前景将会更加广泛。

我们期待着氧化石墨烯能够在更多领域发挥出其潜力，为我们的生活和社会进步带来贡献。

氧化石墨烯复合正极材料的制备及性能研究近年来，随着新能源汽车的普及，锂离子电池作为其主要动力源也受到了关注。

锂离子电池的正极材料在其中起着至关重要的作用，而氧化石墨烯复合正极材料的研究也逐渐引起了研究者的关注。

一、氧化石墨烯的制备方法氧化石墨烯作为锂离子电池正极材料的一种，需经过制备和改性处理。

氧化石墨烯的制备方法主要有石墨氧化还原法、电化学氧化还原法、氧等离子体氧化法以及机械化学法等。

其中，石墨氧化还原法是最常用的一种方法，其步骤主要包括在氧化剂作用下使石墨发生氧化反应，生成石墨烯氧化物；随后通过还原处理，去除氧化物中的氧原子，生成氧化石墨烯。

二、氧化石墨烯复合正极材料的制备方法将氧化石墨烯与其他材料复合可提高其在锂离子电池中作为正极材料的性能。

研究表明，石墨烯与氧化物、碳酸盐等锂离子电池正极材料复合后，其性能可得到有效提升。

氧化石墨烯复合正极材料的制备方法主要有物理混合法、溶胶凝胶法、电化学沉积法等多种。

例如，采用溶胶凝胶法制备的氧化石墨烯-锂镁锰钴氧(LiMn2O4)复合材料不仅具有较高的比容量和循环性能，还表现出较好的安全性能和导电性能。

三、氧化石墨烯复合正极材料的性能研究为了研究不同制备方法下氧化石墨烯复合正极材料的性能，研究者通过多种实验手段进行测试。

其中最常用的测试方法包括循环伏安法、恒电流充放电法、电化学阻抗法等。

以氧化石墨烯-锂钴氧化物(LiCoO2)复合材料为例，测试结果表明，与单一的LiCoO2相比，氧化石墨烯复合正极材料具有更高的比容量和较好的循环性能，尤其是在高倍率下的循环稳定性能更优；此外，多种测试方法的结果也表明，复合材料的电化学性能和安全性能均有所提高。

总之，氧化石墨烯复合正极材料因其优良的电化学性能，在锂离子电池领域中备受关注。

未来，研究者将继续探究制备方法和改性处理对氧化石墨烯复合正极材料的影响，并进一步优化其性能，以满足新能源汽车等领域中对高能量密度、高倍率性能和长循环寿命的要求。

氧化石墨烯及其分离吸附材料的制备、结构及性能研究氧化石墨烯及其分离吸附材料的制备、结构及性能研究摘要：本文主要介绍了氧化石墨烯（GO）及其分离吸附材料的制备、结构及性能研究。

首先，介绍了氧化石墨烯的制备方法，包括化学氧化法、石墨氧化还原法等。

然后，对氧化石墨烯的结构进行了分析，包括层间距离、氧含量等参数的测定。

最后，介绍了氧化石墨烯在吸附分离领域的应用，包括对有机污染物、重金属离子等的吸附性能研究。

关键词：氧化石墨烯；制备；结构；吸附性能1. 引言氧化石墨烯是一种单层或多层的石墨烯，具有独特的结构和性质，因此在材料科学和化学领域引起了广泛的关注。

氧化石墨烯作为一种分离吸附材料，具有较大的比表面积和丰富的官能团，因此在环境和能源领域有着重要的应用价值。

本文将介绍氧化石墨烯及其分离吸附材料的制备方法、结构特点及其吸附性能。

2. 氧化石墨烯的制备方法目前，常用的氧化石墨烯制备方法主要包括化学氧化法和石墨氧化还原法。

化学氧化法是通过将石墨与氧化剂进行反应得到氧化石墨烯的方法。

常用的氧化剂有硫酸、硝酸等。

石墨氧化还原法是通过还原氧化石墨烯得到还原石墨烯的方法，常用的还原剂有水热法、化学还原法等。

3. 氧化石墨烯的结构特点氧化石墨烯的结构特点主要包括层间距离和氧含量。

层间距离是指氧化石墨烯中层与层之间的距离，通过透射电镜等方法可以测定。

氧化石墨烯的层间距离一般较大，可以提供更大的表面积用于吸附。

氧含量是指氧化石墨烯中含氧官能团的含量，通常通过X射线光电子能谱等方法进行测定。

氧化石墨烯的氧含量决定了其表面活性和吸附能力。

4. 氧化石墨烯在吸附分离领域的应用氧化石墨烯作为一种具有较大比表面积和丰富官能团的材料，广泛应用于吸附分离领域。

例如，氧化石墨烯可以用于有机污染物的吸附去除。

由于氧化石墨烯具有较大的比表面积和强大的吸附能力，可以有效地吸附有机物质。

此外，氧化石墨烯还可以用于重金属离子的吸附分离。

由于氧化石墨烯具有高导电性和稳定性，可以作为良好的吸附剂用于去除废水中的重金属离子。

氧化石墨烯还原成石墨烯价带谱一、引言氧化石墨烯（Graphene Oxide，GO）作为石墨烯（Graphene）的衍生物，具有独特的物理化学性质，因其易生产和成本低廉而受到广泛关注。

然而，氧化石墨烯的氧功能团导致了其电学、光学等性质的变化，从而限制了其在电子器件等领域的应用。

研究人员通过还原氧化石墨烯，使其恢复成石墨烯的结构和性质，以拓展其应用领域。

二、氧化石墨烯的还原方法1. 热还原法：通过高温处理氧化石墨烯，使其氧功能团发生还原反应，从而恢复成石墨烯的结构。

2. 化学还原法：利用化学还原剂如还原剂（如氢气、亚硫酸盐等）对氧化石墨烯进行还原反应。

3. 光还原法：利用激光或紫外光照射氧化石墨烯，使其发生光诱导的还原反应。

三、氧化石墨烯还原成石墨烯价带谱研究表明，氧化石墨烯还原成石墨烯后，其价带谱发生显著变化。

在氧化石墨烯中，氧功能团的存在导致了价带结构的改变，使得其电学性质受到限制。

而在还原后的石墨烯中，价带谱得以恢复，其导电性和光学性质得到显著提升。

这为其在电子器件、光电器件等领域的应用提供了新的可能性。

四、氧化石墨烯还原成石墨烯的应用前景1. 电子器件：通过将氧化石墨烯还原成石墨烯，可以大大提升其导电性能，使其在柔性电子器件、智能传感器等领域得到应用。

2. 光电器件：石墨烯具有优异的光学性质，通过还原使其展现出更加优越的光学性能，有望应用于光电器件、显示技术等领域。

3. 催化剂：还原氧化石墨烯后的石墨烯具有大量的π-π*共轭结构，使其成为优异的催化剂，应用于能源转化、环境治理等领域。

五、个人观点和理解氧化石墨烯的还原是一项重要的研究领域，通过还原，使其展现出更多优异的性能，为其在各个领域的应用提供了新的思路。

未来，随着对氧化石墨烯还原机理和方法的深入研究，相信还原成石墨烯的价带谱将会得到更加全面的认识，为其应用提供更多可能性。

六、总结氧化石墨烯的还原成石墨烯价带谱是当前材料科学领域的研究热点之一，其对材料的性能和应用具有重要意义。

四：石墨烯的氧化还原法制备及结构表征摘要：采用改进的 Hummers 法对天然鳞片石墨进行氧化处理制备氧化石墨，经超声分散，然后在水合肼的作用下加热还原制备了在水相条件下稳定分散的石墨烯。

用红外光谱、拉曼光谱、扫描探针显微镜和ζ电位仪对样品进行了结构、谱学、形貌和ζ电位分析。

结果表明，石墨被氧化后形成以 C=O、C-OH、-COOH 和 C-O-C 等官能团形式的共价键型石墨层间化合物；还原氧化石墨后形成的石墨烯表面的官能团与石墨的相似；氧化石墨烯和石墨烯在碱性条件下可形成稳定的悬浮液；氧化石墨烯和石墨烯薄片厚度为 1.0 nm 左右。

考察并讨论了还原过程中水合肼用量，体系反应温度、反应时间和 pH 值对石墨烯还原程度和稳定性的影响，水合肼用量和反应时间是影响石墨烯还原程度的主要因素；pH 值对石墨烯稳定性影响较大。

实验部分1.1原料:天然鳞片石墨(~74 μm)；高锰酸钾，浓硫酸，水合肼(50%)，均为化学纯，市售；5% H2O2溶液，0.05mol · L-1HCl 溶液，体系的 pH 值用 0.1mol · L-1NaOH溶液调节。

1.2制备氧化石墨制备：将 10 g 石墨、230 mL 98%浓硫酸混合置于冰浴中，搅拌 30 min，使其充分混合，称取 40 g KMnO4加入上述混合液继续搅拌 1 h 后，移入 40 ℃中温水浴中继续搅拌 30 min；用蒸馏水将反应液(控制温度在100 ℃以下)稀释至 800~1 000mL 后加适量 5% H2O2，趁热过滤，用 5% HCl 和蒸馏水充分洗涤至接近中性，最后过滤、洗涤，在 60℃下烘干，得到氧化石墨样品。

石墨烯制备：称取上述氧化石墨 0.05 g，加入到100 mLpH=11 的 NaOH 溶液中；在 150 W 下超声90 min 制备氧化石墨烯分散液；在 4000 r· min-1下离心 3 min 除去极少量未剥离的氧化石墨；向离心后的氧化石墨烯分散液中加入 0.1 mL 水合肼，在90 ℃反应 2 h，得到石墨烯分散液，密封静置数天观察其分散效果。