微波还原氧化石墨烯及其电化学电容性能研究

基于氧化石墨烯的超级电容器的制备和应用研究随着科技的进步，电子产品的需求在不断增长。

为了应对这一需求，电池和超级电容器的研究变得越来越重要。

超级电容器是一种新型的存储能量设备，与传统的电池相比，超级电容器拥有极高的能量密度、长寿命、快速充放电等优势。

因此，其在电子、交通、航空航天等领域有着广泛的应用前景。

而基于氧化石墨烯的超级电容器具有极大的发展潜力，以下将介绍其制备和应用研究的最新进展。

一、氧化石墨烯的制备氧化石墨烯是一种由单层碳原子构成的材料，化学式为C（O）OH。

氧化石墨烯的制备方法有多种，其中常用的方法包括化学氧化法、热氧化法、电化学氧化法等。

化学氧化法是目前较为常用的制备方法。

通常将石墨粉末与混合酸（硝酸和硫酸）混合，经过氧化反应后，用水洗涤和干燥即可。

热氧化法则通过将石墨粉末加热至高温下，通过氧化反应制备氧化石墨烯材料。

这种方法制备出的氧化石墨烯具有较高的热稳定性和晶体品质，但是制备难度较大，成本较高。

电化学氧化法则是通过电化学反应制备氧化石墨烯材料。

这种方法可以使石墨表面的氧化程度更加均匀，制备出的氧化石墨烯具有良好的电化学性能。

二、基于氧化石墨烯的超级电容器的研究进展基于氧化石墨烯的超级电容器研究起步较晚，但是得到了长足的发展。

氧化石墨烯的独特结构和性质使得基于其材料制备的超级电容器具有优异的性能，例如：高能量密度、高功率密度、长寿命等特点。

1. 氧化石墨烯/聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料氧化石墨烯/聚对苯二甲酸丁二醇酯（PVB）复合材料是目前研究较为成熟的氧化石墨烯超级电容器材料。

这种材料的优点在于氧化石墨烯的导电性和PVB的柔软性、韧性结合在了一起，既能够提高超级电容器的能量密度，又能有效延长电容器的使用寿命。

2. 氧化石墨烯/多孔碳材料复合材料氧化石墨烯/多孔碳材料复合材料也是一种目前研究较为活跃的氧化石墨烯超级电容器材料。

通过将氧化石墨烯与多孔碳材料结合，能够有效提高超级电容器的能量密度和功率密度，并且提高超级电容器的使用寿命。

氧化石墨烯的制备及电性能研究1. 概述氧化石墨烯是一种有机功能材料，具有优良的电性能和化学稳定性，可用于超级电容器、锂离子电池等领域。

本文将介绍氧化石墨烯的制备方法和电性能研究进展。

2. 氧化石墨烯的制备氧化石墨烯的制备方法有化学氧化法、热氧化法等。

其中化学氧化法是最常用的方法。

化学氧化法的原理是通过强氧化剂来氧化石墨烯表面的碳原子，形成氧化石墨烯。

一般选用的氧化剂有硝酸、硫酸、过氧化氢等。

以硝酸为例，其反应式为：C + 6HNO3 → C(NO2)2 + 2CO2 + 4H2O + 2NO2C(NO2)2 + 3HNO3 → 2CO2 + 4NO2 + 3H2O制备过程中需要先将石墨烯与氧化剂混合，然后在温度和时间的控制下进行反应。

反应过程中还需加入还原剂如羟胺等，以消除氧化剂的副反应。

3. 氧化石墨烯的电性能研究氧化石墨烯的电性能主要包括电导率、电容等，其性质由制备方法和结构决定。

3.1 电导率氧化石墨烯的电导率较低，但可以通过还原反应得到还原石墨烯，使其电导率增强。

还原反应一般采用高温还原法、化学还原法等。

以化学还原法为例，需要引入还原剂如氢气、氢化钠等，反应式为：nCO + nH2 → CnH2n + nH2O还原后的石墨烯电导率可达到金属的水平，可作为导电性能优良的电极材料。

3.2 电容氧化石墨烯的电容主要包括电化学电容和双层电容。

电化学电容指的是在电解液中利用氧化石墨烯表面的官能团和电离液体之间的相互作用来存储电荷的现象，该电容的特点是容量大、充放电速度快、循环寿命长。

双层电容指的是在氧化石墨烯表面形成一个双层电位差，使其具有储能的能力，该电容的特点是充放电速率快、能量密度高。

4. 应用前景氧化石墨烯具有优良的电性能和化学稳定性，可用于多种领域。

在电池领域，氧化石墨烯的导电性能可提高锂离子电池的性能；在超级电容器领域，氧化石墨烯的电容可使超级电容器具有高能量密度；在传感器领域，氧化石墨烯能够通过改变电性能来感知环境变化；在生物医学领域，氧化石墨烯可用作药物载体或医用材料。

用于铝电池的微波还原氧化石墨烯摘要：最近，可充电石墨烯基铝离子电池（AIB）作为一种有吸引力的储能系统已被研究。

由于高电导率和低缺陷等要求，AIB中使用的石墨烯阴极通常使用化学气相沉积（CVD）制造。

在这里，我们利用可溶液处理的微波还原氧化石墨烯（MWrGO），该氧化石墨烯已被证明具有非常高的质量，并且作为AIB中的阴极具有低缺陷密度。

我们的结果表明，可以增加AlCl4–使用MWrGO 进行离子存储，相对于热还原氧化石墨烯（TrGO）。

用于 AIB 的 MWrGO薄膜阴极具有87.7 mA h g–1的稳定放电容量在0.2 A g–1 下库伦效率为>93%，具有良好的速率能力，可在 2 A g–1的高电流密度下承受超过 4500 次循环而不会衰减容量.铝酸之间的关系研究了离子储存能力和微波时间，以阐明AlCl4–之间的基本关系石墨烯中的插层和缺陷。

我们发现，提高质量和降低缺陷导致法拉第氧化还原反应产生的更高的扩散控制贡献，也导致AlCl4–增加。

离子存储能力，而石墨烯的较高缺陷导致电双层容量贡献增加，但降低了AlCl4–离子存储能力。

关键词：微波还原石墨烯高品质低缺陷铝电池介绍开发安全、低成本的高能量密度可充电电池对于满足便携式电子产品、电动汽车和固定应用不断增长的需求至关重要。

铝金属的三电子氧化还原特性及其紧密包装结构，可提供非常高的容积能力（8056 mAh cm–3）比锂 /李（2042 mAh cm–3）和钠/钠（1050 mah cm–3），以及铝低成本和土壤丰富的事实，使铝离子电池（AIB）在其他类型的电池中很有趣。

典型的可充电AIBs由铝金属作为阳极组成，阳极在离子液体（IL）电解质中经历可逆的电化学沉积 - 溶解过程，该电解质由1-乙基-3-甲基咪唑氯化物（EMImCl）和氯化铝（AlCl3）混合而成.近年来，各种材料已被测试为AIB中的阴极，包括金属氧化物，金属二硫代尼，聚合物和普鲁士蓝色类似物，等等。

“电化学性能”资料文集目录一、一步水热法制备MoO3纳米带还原氧化石墨烯及其电化学性能二、二次锂电池用含硫正极材料的制备及电化学性能研究三、锂离子电池硬碳负极材料的制备与电化学性能研究四、石墨烯聚吡咯纳米纤维超级电容器电极材料的制备及其电化学性能五、球形氢氧化镍的微结构形成机理与电化学性能六、石墨烯金属氧化物复合材料的制备及电化学性能研究一步水热法制备MoO3纳米带还原氧化石墨烯及其电化学性能近年来，纳米材料在电化学领域的应用受到了广泛关注。

其中，氧化石墨烯（GO）和MoO3纳米带由于其独特的物理化学性质，在能量存储和转换方面展现出巨大的潜力。

然而，如何实现高效、环保的制备方法，并优化其电化学性能，仍是一个挑战。

本文采用一步水热法制备MoO3纳米带还原氧化石墨烯（rGO），并对其电化学性能进行了研究。

本研究采用一步水热法制备MoO3纳米带还原氧化石墨烯。

将GO分散在水中，然后加入Mo源和适量的还原剂。

通过控制水热反应的条件，如温度、时间、pH等，实现MoO3纳米带与GO的还原反应。

制备得到的复合材料通过射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段进行表征。

通过控制水热反应条件，成功制备出MoO3纳米带还原氧化石墨烯复合材料。

射线衍射结果表明，MoO3以结晶态存在，且与石墨烯具有良好的相容性。

扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察表明，MoO3纳米带均匀分布在rGO表面，形成连续的网络结构。

在电化学性能测试中，MoO3纳米带还原氧化石墨烯表现出优异的电化学性能。

相比于纯rGO，复合材料的比电容和循环稳定性得到显著提高。

这归功于MoO3纳米带与rGO之间的协同效应，增强了材料在充放电过程中的结构稳定性。

本研究采用一步水热法制备MoO3纳米带还原氧化石墨烯复合材料，并对其电化学性能进行了研究。

结果表明，MoO3纳米带与rGO的复合有效地提高了材料的比电容和循环稳定性。

这为发展高效、环保的电化学储能材料提供了一种新的策略。

MXenes和还原氧化石墨烯的改性及在电化学传感中的应用MXenes和还原氧化石墨烯是当今电化学传感领域中备受关注的两种材料。

它们具有优异的电化学性能和多功能性，因此在传感器制备和应用中具有巨大潜力。

本文将围绕MXenes和还原氧化石墨烯的改性方法以及它们在电化学传感中的应用展开探讨。

一、MXenes的改性和应用MXenes是一类新兴的二维材料，由穆德的生产首字母"M"、碳的生产首字母"X"和金属元素的生产首字母"M"组成。

由于具有优异的导电性和化学稳定性，MXenes近年来备受瞩目。

然而，MXenes所具有的层状结构和相互堆积性质限制了其在传感器领域的应用。

为了克服这一问题，科学家们对MXenes进行了多种改性。

一种常见的改性方法是利用MXenes的氧化物相对还原剂进行还原，从而增加MXenes的导电性。

还原氧化物MXenes不仅具有高导电性，还具有更大的表面积和氧化还原活性位点，从而增强了材料的电化学性能和传感性能。

研究表明，还原氧化石墨烯可以用作电化学传感器中的电子转移介质和电催化剂，能够提高传感器的灵敏度和响应速度。

此外，还原氧化石墨烯可以通过多层简化和化学修饰来实现对电子和离子的高效输运，进一步提高传感器的检测限度和选择性。

另一种改性方法是将MXenes与其他纳米材料进行复合。

例如，将MXenes与金纳米颗粒复合，可以形成具有超大比表面积和催化活性的复合材料。

这种复合材料在电化学传感器中可以用作灵敏层，能够实现更高的灵敏度和检测范围。

此外，将MXenes与碳纳米管、氧化物纳米颗粒等复合，也可以实现不同的功能和性能，进一步扩展MXenes在传感器领域的应用。

二、还原氧化石墨烯的改性和应用还原氧化石墨烯是一种由氧化石墨烯还原而来的材料，具有与MXenes类似的优异电化学性能和多功能性。

为了进一步改善还原氧化石墨烯的传感性能，科学家们进行了多种改性。

目录摘要 (I)Abstract ......................................................................................................................... I I 1 引言 (1)1.1 石墨烯的制备 (2)1.1.1 机械剥离法 (2)1.1.2 电化学剥离法 (2)1.1.3 化学气相沉积法 (3)1.2 石墨烯电极材料的制备 (5)1.3 石墨烯电极材料电化学性能测试 (5)2 实验部分 (6)2.1 实验试剂 (6)2.2 实验仪器 (6)2.3 RHAC和GQDs的制备 (6)2.4 RHAC-GQDs的制备 (6)2.5 电极制备和电池组装 (7)3 结果和讨论 (8)3.1 分析了RHAC的比表面积和孔隙结构 (8)3.2 GQDs的拉曼光谱和荧光光谱分析 (8)3.3 红外光谱分析 (8)3.4 XRD分析 (8)3.5 扫描电镜分析 (9)3.6 循环伏安法测试分析 (9)3.7 恒流充放电试验分析 (9)3.8 电化学阻抗分析 (10)4 结论与展望 (12)4.1 结论 (12)4.2 主要创新点 (12)4.3 展望 (12)参考文献 (13)致谢............................................................................................ 错误!未定义书签。

摘要石墨烯由于其十分优异的电学、热学和机械性能及优良的透光率、比表面积大等优势而广泛的受到人们追捧。

尤其是在2004年成功制得稳定存在的石墨烯之后，更是兴起了一股研究石墨烯的潮流。

如何成本低廉、面积大、数量丰富、质量优异的制备石墨烯，并将其应用在实际生产中是研究人员努力的目标。

本文主要对这几年中一些改善的或新的石墨烯的制备方法以及其电化学性能做了综述，从中可以看到石墨烯在电学方面存在巨大的发展潜力。

石墨烯在电池中的应用要求与电化学性能改善策略石墨烯是一种二维的碳材料，具有极高的导电性、热导性和力学强度，因此被广泛研究用于电池领域。

石墨烯在电池中的应用主要集中在锂离子电池和超级电容器等领域。

本文将探讨石墨烯在电池中的应用要求，以及一些提高其电化学性能的策略。

石墨烯在电池中的应用要求主要包括高能量密度、高功率密度、长循环寿命和低成本等方面。

首先，高能量密度是电池的核心性能之一。

石墨烯具有高比表面积和优异的电导率，可以提供更多的储存空间和导电路径，从而提高电极的能量密度。

其次，高功率密度是实现快速充放电的关键。

石墨烯的高导电性和热导性可以提供更快的离子和电子传输速率，从而实现高功率密度的要求。

此外，长循环寿命是电池的可持续发展的关键因素。

石墨烯的高力学强度可以提高电极的结构稳定性，延长电池的寿命。

最后，低成本是实际应用的一个重要要求。

石墨烯的可制备性、稳定性和可扩展性都需要进一步改进，以降低成本并实现工业化生产。

为了改善石墨烯在电池中的电化学性能，可以采取以下策略。

首先，优化石墨烯的制备方法。

目前，石墨烯的制备方法主要包括机械剥离法、化学气相沉积法和化学还原法等。

通过改进制备方法，可以提高石墨烯的质量和制备效率。

其次，改变石墨烯的结构和形貌。

石墨烯可以通过氧化、还原、掺杂或功能化等方法进行修饰，以改变其表面性质和化学活性。

这些改变可以提高石墨烯在电池中的电化学性能。

第三，构建石墨烯复合材料。

将石墨烯与其他材料（如金属氧化物、碳纳米管等）进行复合，可以充分利用各材料的优点，实现协同效应，提高电池的性能。

第四，设计石墨烯基电极结构。

石墨烯的二维结构可以为电极提供更大的比表面积和更好的离子传输通道。

通过调控电极结构，可以实现更高的能量密度和功率密度。

最后，开发新型电解质和界面材料。

石墨烯和电解质、电极之间的界面是电池性能的关键因素。

开发更好的电解质和界面材料，可以改善电池的循环寿命和安全性能。

综上所述，石墨烯在电池中的应用要求高能量密度、高功率密度、长循环寿命和低成本。

氧化石墨烯的性质和应用研究氧化石墨烯是石墨烯的氧化衍生物，具有许多特殊的性质和应用。

下面从多个角度来论述氧化石墨烯的性质和应用研究。

一、结构和制备石墨烯是由一层碳原子组成的六角晶体结构，氧化石墨烯是将石墨烯表面的一些碳原子氧化而成。

氧化石墨烯具有高度的氧离子功能团，如羟基、羧酸基和环氧基等。

由于其结构的改变，其物化性质和功能发生了显著的变化。

氧化石墨烯可以通过多种方法制备，如化学氧化法、热氧化法、电化学法、微波辅助氧化法等。

其中，化学氧化法是较为常用的方法，通过在稀硫酸和硝酸混合液中长时间处理石墨烯，可以制备出大量的高质量氧化石墨烯。

二、物理和化学性质氧化石墨烯具有多种特殊的物理和化学性质，其中最显著的是其导电性的变化。

由于氧化的存在，氧化石墨烯比原始石墨烯更易于导电，甚至可以做成导电薄膜等。

此外，氧化石墨烯也具有良好的机械性能，强度和韧性均有所提高。

从化学性质来看，氧化石墨烯表面带有大量羟基、羧酸基和环氧基等官能团，具有更强的亲水性和化学反应性能。

这种化学性质使氧化石墨烯可以用于吸附剂、催化剂、荧光探针和生物传感器等领域。

三、应用研究1.电化学电容器：氧化石墨烯具有高表面积、优异的电导性和稳定性，可以制成电化学电容器。

与传统的电解质电容器相比，氧化石墨烯电容器能够实现高达几倍的能量储存密度和功率密度，成为新一代高效能量存储器件的研究热点。

2.传感器：氧化石墨烯具有超高灵敏度、快速响应和良好的机械强度，可以应用到化学传感、生物传感和汽车碰撞传感器等领域。

例如，在传统的生物传感器中，常用的荧光探针是有机分子和量子点，但由于它们的局限性，使得探测机理不明确，难以满足现实应用需求。

而氧化石墨烯生物传感器具有优越的性能，可以实现更精准的生物分析。

3.吸附剂和催化剂：氧化石墨烯可用于空气净化、废水处理、化学品分离、催化还原和合成等方面。

例如，将氧化石墨烯按一定比例混入电极材料中，可提高电极的活性，用于污水的电化学处理；用氧化石墨烯制成的新型芳香酮材料，在催化还原的过程中表现出较高的选择性和活性。

石墨烯基超级电容器电极材料制备与性能测试石墨烯是由碳原子通过共价键形成的有序六角网状结构，具有优异的导电性、热导性和机械性能，因此成为超级电容器电极材料的理想选择。

本文将介绍石墨烯基超级电容器电极材料的制备方法以及相关的性能测试。

一、石墨烯制备方法1. 氧化石墨烯还原法氧化石墨烯是将天然石墨通过氧化与剥离过程制备得到的材料。

还原方法可以使用热还原法或化学还原法。

在热还原法中，将氧化石墨烯放置于高温下，如800摄氏度的氢气气氛中，氧化石墨烯中的氧原子会被还原成CO和二氧化碳等气体，从而得到石墨烯。

化学还原法是将氧化石墨烯与还原剂反应，如还原铝粉等，通过电子转移实现还原。

2. 大规模机械剥离法大规模机械剥离法是利用机械剥离技术将天然石墨烯层分离得到石墨烯。

这种方法不需要经过氧化过程，能够制备出高质量的石墨烯。

常用的机械剥离方法包括胶黏带剥离法和液体剥离法。

3. 化学气相沉积法化学气相沉积法是将碳源气体，如甲烷，通过热解等反应生成石墨烯。

这种方法可以在金属催化层上制备出石墨烯，具有良好的可控性和大规模生产的优势。

二、石墨烯超级电容器电极材料性能测试1. 电化学性能测试电化学性能测试是评价超级电容器电极材料性能的关键指标之一。

常用的测试方法包括循环伏安法、恒流充放电法和交流阻抗法。

循环伏安法可以用来研究材料的电容性能和电极材料表面的氧化还原反应。

恒流充放电法则可以用来测定材料的比电容以及能量密度和功率密度等参数。

交流阻抗法可以揭示超级电容器电极材料与电解质之间的界面性质和电荷传输行为。

2. 导电性测试石墨烯具有高导电性，因此导电性测试是对其性能进行评估的重要方法之一。

常用的测试方法包括四探针测试和霍尔效应测试。

四探针测试可以测量石墨烯样品的电阻率和导电性能。

霍尔效应测试可以用来测定材料的载流子浓度和载流子迁移率等参数。

3. 结构和形貌表征石墨烯的结构和形貌对其电化学性能有着重要影响，因此需要进行结构和形貌表征。

微波法还原氧化石墨烯以微波法还原氧化石墨烯为标题，本文将介绍微波法还原氧化石墨烯的原理、方法和应用。

通过对微波法的详细解析，希望读者能够对该技术有更深入的了解。

一、引言氧化石墨烯是一种重要的二维材料，具有独特的物理和化学性质。

然而，由于氧化石墨烯的制备过程中引入了大量氧原子，其导电性和机械强度都受到了限制。

因此，将氧化石墨烯还原成石墨烯是一项关键的研究内容。

本文将介绍一种有效的还原方法——微波法。

微波法是一种常用的快速加热技术，其原理是利用微波辐射使物质分子产生振动，从而产生热能。

在还原氧化石墨烯的过程中，微波辐射将提供足够的热量以破坏氧原子与石墨烯之间的化学键，从而还原氧化石墨烯。

三、微波法还原氧化石墨烯的方法1. 材料准备：将氧化石墨烯样品与适量的溶剂混合，并在磁力搅拌器上搅拌均匀。

常用的溶剂有水、乙醇等。

2. 微波处理：将混合溶剂中的氧化石墨烯样品放入微波反应器中，设置合适的反应条件，如微波功率、加热时间等。

微波辐射将加热样品并实现还原过程。

3. 过滤和洗涤：将还原后的样品通过滤纸或其他过滤器进行过滤，去除其中的杂质。

然后使用适量的溶剂对样品进行洗涤，以去除残留的氧化剂和其他杂质。

4. 干燥和分散：将洗涤后的样品放入烘箱或其他干燥设备中进行干燥，使其完全脱水。

最后，将干燥的样品重新分散到适当的溶剂中。

四、微波法还原氧化石墨烯的应用1. 电子器件：还原后的氧化石墨烯具有优异的导电性能，可用于制备柔性电子器件，如柔性传感器、柔性电池等。

微波法不仅可以快速还原氧化石墨烯，还可以控制其形貌和结构，进一步提高电子器件的性能。

2. 催化剂：还原后的氧化石墨烯具有丰富的活性位点和高比表面积，使其成为理想的催化剂载体。

微波法可以有效地还原氧化石墨烯，并使其具有良好的催化性能，可用于催化反应中。

3. 能源存储：还原后的氧化石墨烯具有高的比表面积和良好的电化学性能，可用于制备超级电容器、锂离子电池等能源存储器件。

基于石墨烯基复合材料的超级电容器研究现状超级电容器是一种发展成本低、环境友好、能量密度高的新型绿色能源装置，具有充电时间短、放电速度快、使用寿命长、节约能源和绿色环保等优点，得到了科学界的一致追捧，而影响超级电容器最关键的因素就是电极材料的性能。

过渡金属氧化物如Mn02，ZnO，C0304和NiO等虽是较好的电极材料，但导电性能较差，会产生较大的内阻，使得在充放电过程中，容易导致电极材料结构的破坏而影响其充放电容量和循环性能。

将过渡金属负载到碳材料例如石墨烯上可以较好的解决这一难题，这方面研究国内外已有很多相关报道。

作为碳材料中重要的一员，石墨烯由于导电性能强、导热性好、质量轻、比表面积大而备受关注，在储能装置、电化学器件、功能性复合材料等方面都具有重要的应用。

将石墨烯应用到超级电容器上，改善了超级电容器的电容量和循环稳定性。

但石墨烯层与层之间的分子问作用力导致石墨烯容易团聚，从而降低了石墨烯的比表面积和比容量。

将过渡金属氧化物和石墨烯组装成复合材料，既能提高电极材料的导电性和充放电容量，又能增强其循环稳定性。

1过渡金属氧化物与石墨烯复合材料在超级电容器中的应用1．1二氧化锰／石墨烯在超级电容器的研究中，锰作为过渡元素较先受到关注。

虽然它资源比较丰富，且易获取，但电化学性能较弱，尤其是导电性能差阻碍了人们进一步研究的步伐。

通过与石墨烯的复合，能在一定程度上改善二氧化锰存在的问题，大幅度提高其比电容和循环性能。

Li等制备的石墨烯／Mn02复合纸电极具有无黏结剂、柔韧性好的特性，并发现其具有良好的循环稳定性，且在浓度为0．1 mol／L 的Na2SO4水溶液中，当电极的Mn02含量为24％，电流密度为O．5 A ／g时，该复合纸电极的比容量为256 F/g。

Wei等通过高锰酸钾还原成二氧化锰沉积在石墨烯表面制备出了二氧化锰／石墨烯复合材料，该复合材料在超级电容器性能测试中显示了较好的循环寿命，其电容为114 F／g。

不同还原方法制备石墨烯及其电化学性能屈杨;汪伟伟;杨茂萍【摘要】采用Hummers改进法制备氧化石墨烯,分别选取水合肼、硼氢化钠、铝粉对所制备氧化石墨烯进行还原处理,用红外光谱(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线电子能谱(XPS)对样品进行了结构、谱学、形貌表征,用高性能电池检测系统和电化学工作站对样品进行充放电测试、循环测试、CV测试和EIS测试分析.结果表明,所制备的氧化石墨烯分布相对均一、团聚现象较弱、片层厚度为1.107 nm、片层层数约为1～2层,C/O比为1.6.经过三种还原方法处理的石墨烯的含氧官能团在氧化石墨烯基础上都出现明显下降,C/O质量比分别提高到6.4、5.3、3.7.对三种不同还原方法制备的石墨烯(rGO/N2H4·H2O、rGO/NaBH4、rGO/AIP)进行电化学性能研究,导电性呈现rGO/N2H4·H2O＞rGO/NaBH4＞rGO/AIP趋势.导电性高,所制得的电池反应活性较高、极化较低,进而表现出较好的倍率和循环性能,GO/N2H4·H2O、rGO/NaBH4和rGO/AIP的0.2 C放电比容量分别为158.4、153.3和144.8 mAh/g;其中rGO/N2H4·H2O的导电性最高,表现出更好的倍率性能和循环性能,1C倍率保持95.5％、2C倍率保持仍能达到90.1％,0.2C@RT 800次循环后,容量保持率仍能达到95.3％,而rGO/NaBH4、rGO/AIP分别为91.1％和89.6％,相对较低.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2018(042)007【总页数】5页(P932-936)【关键词】氧化石墨烯;还原法;石墨烯;电化学性能【作者】屈杨;汪伟伟;杨茂萍【作者单位】合肥国轩高科动力能源有限公司,安徽合肥230011;合肥国轩高科动力能源有限公司,安徽合肥230011;合肥国轩高科动力能源有限公司,安徽合肥230011【正文语种】中文【中图分类】TM912.9石墨烯凭借其优异的理化性质，在超级电容器、电池、生物医学、萃取、传感器等多个领域表现出良好的应用潜力。

基于石墨烯负极赝电容正极的超级电容器电极材料制备及性能研究超级电容器的能量密度E与其比电容Cm成正比,而与其工作电压U的二次方成正比(E=1/2CmU2)。

因此,提高工作电压是提高超级电容器能量密度的有效途径。

利用储能电位范围不同的正、负极材料组装非对称型超级电容器,可有效提高工作电压,进而提高能量密度。

本文研究了氧化石墨烯(Graphene Oxide, GO)的水热还原,构建了三维分布还原氧化石墨烯(reduced Graphene Oxide, rGO),研究了Ni(OH)2纳米片阵列和NiO多孔纳米片阵列的制备。

利用X-射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱(Raman)研究了GO的还原,利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)研究了产物形貌,利用X-射线衍射(XRD)研究了产物晶体结构。

利用循环伏安(CV)扫描、恒电流充放电、电化学交流阻抗(EIS)等技术研究了产物的超电容性能。

以rGO为负极、分别以Ni(OH)2纳米片阵列和NiO多孔纳米片阵列为正极,组装了非对称模拟超级电容器,并研究其性能。

首先将GO分散于具有三维结构的泡沫镍(NF)基底上,然后对其进行水热还原,制备分布于三维NF基底上的还原氧化石墨烯(NF/rGO)。

XPS和Raman光谱研究结果表明,水热还原可有效去除GO上的含氧官能团,并对其结构缺陷有一定的修复作用。

TEM和SEM观测结果表明,rGO形成很薄的片层,呈现出透明褶皱结构,NF/rGO上的rGO紧密附着于基底上形成三维分布,这有利于rGO与电解液充分接触而发挥储能性能。

NF/rGO的CV曲线具有双电层电极材料典型的矩形,其恒电流充电与放电曲线基本成线性、且相互对称。

在NF/rGO的交流阻抗波特图上,低频区的相位角接近-90°,表明其具有良好的超电容性能。

研究了水热反应温度、水热体系中GO浓度、水热反应次数及水热反应时间对产物性能的影响,发现在2 mg/ml的GO分散体系中,150℃下保温1h,水热还原1次制备的NF/rGO-2-150-1h-1超电容性能优异,其波特图上低频区相位角为-86.5°,充放电电流密度为0.5 A/g时的比电容为184.5 F/g。

第37卷第3期 齐 齐 哈 尔 大 学 学 报（自然科学版） Vol.37,No.3 2021年5月 Journal of Qiqihar University(Natural Science Edition) May,2021MnO2/MWCNTs/GO/PANI复合电极材料的制备及其电化学性能的研究戚杨，江姗姗，杨铁金＊（齐齐哈尔大学 化学与化学工程学院，黑龙江 齐齐哈尔 161000）摘要：采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯，并通过原位聚合法将二氧化锰修饰的聚苯胺嫁接到多壁碳纳米管作载体的氧化石墨烯上，制备出新型复合电极材料。

使用X射线光电子能谱，扫描电镜及电化学工作站对复合电极材料的形貌、结构进行了研究，通过循环伏安、交流阻抗、循环稳定性测试，表征出复合电极材料的电化学性能，并与未掺杂石墨烯的MnO2/PANI/MWCNTs电极材料进行了对比。

结果表明，引入石墨烯的电极材料的比电容有较大的提升，达到了1365F‧g-1。

关键词：石墨烯；超级电容器；原位聚合；二氧化锰；聚苯胺中图分类号：TB33 文献标志码：A 文章编号：1007-984X(2021)03-0035-05近年来，随着新能源技术的不断发展，电能作为一种清洁能源在逐步替代传统的化石能源，生产生活中对高性能储能器件的需求日益增加，而储能技术的研发和创新就成了新能源技术发展的重中之重，因此，超级电容器作为一种高性能的新型储能器件愈发受到重视并受到广泛的研究。

超级电容器（supercapacitor），又名电化学电容器（electrochemical capacitor），是一种介于传统电容器与电池之间的电源，兼具两者的优点[1]。

与传统电容器相比，超级电容器具有更高的能量密度；与传统电池相比，超级电容器具有更高的功率密度、充放电性能和循环稳定性。

并且超级电容器的工作温度范围更广，可以在更极端的环境中使用[2]。

因此，超级电容器在工业控制、电力、交通运输、智能仪表、国防、通信、新能源等众多领域有着巨大的应用价值和市场潜力[3-4]。

石墨烯的制备及其电化学性能一、本文概述石墨烯，一种由单层碳原子紧密排列构成的二维纳米材料，自2004年被科学家首次成功制备以来，便因其独特的结构和优异的性能引发了全球范围内的研究热潮。

石墨烯以其高导电性、高热导率、高强度以及良好的化学稳定性等特性，在材料科学、电子学、能源科学等多个领域展现出巨大的应用潜力。

特别是在电化学领域，石墨烯因其高比表面积、优良的电子传输性能和化学稳定性，被广泛应用于电极材料、储能器件以及电化学传感器等方面。

本文旨在全面介绍石墨烯的制备方法及其电化学性能。

我们将概述石墨烯的基本结构和性质，以及其在电化学领域的应用背景。

随后，我们将详细介绍石墨烯的几种主要制备方法，包括机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法等，并分析各方法的优缺点及适用范围。

接着，我们将重点探讨石墨烯在电化学领域的应用，包括其在锂离子电池、超级电容器、燃料电池等储能器件中的性能表现，以及其在电化学传感器中的应用。

我们将对石墨烯的电化学性能进行综合分析，展望其在未来电化学领域的发展趋势和应用前景。

二、石墨烯的制备方法石墨烯的制备方法多种多样，根据其制备原理，主要可以分为物理法和化学法两大类。

物理法：物理法主要包括机械剥离法、取向附生法和碳纳米管切割法等。

机械剥离法是最早用来制备石墨烯的方法，其原理是利用物体与石墨烯之间的摩擦和相对运动，得到石墨烯薄层材料。

取向附生法则是在一定条件下，使碳原子在金属单晶（如Ru）表面生长出单层碳原子，然后利用金属与石墨烯之间的弱相互作用，将石墨烯与金属基底分离。

碳纳米管切割法则是通过切割碳纳米管得到石墨烯纳米带。

化学法：化学法主要包括氧化还原法、SiC外延生长法、化学气相沉积法（CVD）等。

氧化还原法是通过将天然石墨与氧化剂反应，得到氧化石墨，再将其进行热还原或化学还原，从而制备出石墨烯。

SiC外延生长法是在高温条件下，使SiC中的Si原子升华，剩余的C 原子在基底表面重新排列，形成石墨烯。

《石墨烯-导电聚合物复合材料的制备及其电化学性能的研究》石墨烯-导电聚合物复合材料的制备及其电化学性能的研究摘要：本文研究了石墨烯与导电聚合物复合材料的制备方法，并对其电化学性能进行了深入探讨。

通过合理的制备工艺，我们成功制备了具有优异导电性能和电化学稳定性的复合材料。

本文详细描述了实验过程、结果及分析，以期为相关研究提供有益的参考。

一、引言随着科技的发展，石墨烯因其独特的物理和化学性质，在材料科学领域引起了广泛的关注。

石墨烯与导电聚合物的复合材料因其在电化学储能、传感器、电磁屏蔽等领域的潜在应用价值，成为了研究的热点。

本文旨在研究石墨烯/导电聚合物复合材料的制备方法及其电化学性能。

二、实验材料与方法1. 材料准备实验所需材料包括石墨烯、导电聚合物（如聚吡咯、聚苯胺等）、溶剂（如乙醇、水等）以及其他添加剂。

2. 制备方法采用溶液混合法或原位聚合法制备石墨烯/导电聚合物复合材料。

具体步骤包括：将石墨烯与导电聚合物在溶剂中混合，并通过搅拌或超声处理使两者充分混合；然后进行聚合反应，得到复合材料。

三、电化学性能测试通过循环伏安法（CV）、恒流充放电测试、电化学阻抗谱（EIS）等方法，对制备的复合材料进行电化学性能测试。

四、结果与讨论1. 制备结果通过优化制备工艺，我们成功制备了具有良好分散性和导电性能的石墨烯/导电聚合物复合材料。

SEM和TEM结果表明，石墨烯与导电聚合物在纳米尺度上实现了良好的复合。

2. 电化学性能分析（1）循环伏安法（CV）测试：复合材料在充放电过程中表现出稳定的电化学行为，无明显极化现象。

（2）恒流充放电测试：复合材料具有较高的比电容和优异的循环稳定性。

在一定的电流密度下，其比电容随循环次数的增加而略有增加，表现出良好的充放电性能。

（3）电化学阻抗谱（EIS）分析：复合材料的内阻较小，电子传递速度快，表现出优异的电导率和良好的电荷传输能力。

通过分析不同因素（如石墨烯含量、聚合条件等）对电化学性能的影响，我们发现合理的复合比例和制备工艺是获得高性能复合材料的关键。

电化学还原法制备石墨烯膜电极高伟;马小彪;刘微;曹逸平;刘浩涵【摘要】采用电化学还原法成功将氧化石墨烯还原,得到具有一定柔性的石墨烯膜.利用扫描电子显微镜法(SEM)、透射电子显微镜法(TEM)、拉曼光谱、X射线光电子光谱法(XPS)等测试手段对石墨烯材料的结构和形貌进行了表征;结果表明,所制备的石墨烯形貌较好、表面平整、无褶皱;通过测试其电化学性能对其还原电位、膜层厚度等制备条件进行了优化;当伏安循环电压范围为-2.0～2.0V、膜厚度为1μm 时,得到的石墨烯膜电化学性能优异,电流密度为0.1A/g时,比电容可以达到123.8 F/g.%A graphene membrane with a certain flexibility was successfully prepared by an easy electrochemical reduction method using graphene oxide as the starting material.The structure and morphology of thus prepared graphene were characterized using SEM,TEM,Raman and XPS.The results show that the surface of graphene is smooth and has no obvious wrinkled structure.The preparation conditions of graphene such as the reductionpotential and film thickness were optimized by testing the electrochemical performance.The graphene membraneexhibited excellent electrochemical performance with the reduction potential at-2.0-2.0 V and the 1 μm filmthickness.The specific capacitance value of graphene could reach 123.8 F/g at a current density of 0.1 A/g.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2017(041)002【总页数】5页(P257-260,292)【关键词】电化学还原;石墨烯膜;超级电容器【作者】高伟;马小彪;刘微;曹逸平;刘浩涵【作者单位】上海工程技术大学机械工程学院,上海201620;苏州宇量电池有限公司,江苏苏州215500;上海工程技术大学服装学院,上海201620;上海市纳米科技与产业发展促进中心,上海200237;上海市纳米科技与产业发展促进中心,上海200237;上海市纳米科技与产业发展促进中心,上海200237【正文语种】中文【中图分类】TM53石墨烯作为当前热门新型材料，因其优异及独特的物理化学性能，引起了科研人员极大的关注；其巨大的比表面积、卓越的导电性和机械强度等性能使得石墨烯在电子设备、纳米复合材料、超级电容器[1-2]、电池[3]、燃料电池[4]、太阳电池等方面具有很大的应用前景。

氧化石墨烯的功能化改性及应用研究一、本文概述《氧化石墨烯的功能化改性及应用研究》这篇文章主要探讨了氧化石墨烯（Graphene Oxide，GO）的功能化改性方法及其在众多领域的应用。

氧化石墨烯，作为一种独特的二维纳米材料，因其优异的物理、化学性质，如良好的生物相容性、大的比表面积、高的电导率等，成为了科研领域的热点研究材料。

然而，原始的氧化石墨烯在某些应用场景中可能无法满足特定需求，因此，通过功能化改性，进一步拓展其应用领域，提升其性能，成为了当前研究的重点。

本文首先介绍了氧化石墨烯的基本性质，包括其结构特点、制备方法等。

随后，详细阐述了氧化石墨烯的几种主要功能化改性方法，包括共价改性、非共价改性和复合改性等，以及这些改性方法如何影响氧化石墨烯的性能。

在此基础上，文章进一步探讨了氧化石墨烯及其功能化改性产物在能源、生物医学、环境科学、电子器件等领域的应用，并展望了其未来的发展前景。

本文旨在通过深入研究氧化石墨烯的功能化改性及其应用，为相关领域的科研工作者和工程师提供有价值的参考信息，推动氧化石墨烯及其功能化改性产物的实际应用进程。

二、氧化石墨烯的制备方法氧化石墨烯（Graphene Oxide，GO）的制备是石墨烯化学研究中的关键步骤，其制备方法的选择直接影响到GO的性质和应用。

目前，制备氧化石墨烯的主要方法包括Brodie法、Staudenmer法和Hummers 法。

Brodie法是最早用于制备氧化石墨烯的方法，其通过在浓硝酸和硫酸的混合液中加入石墨粉，经过长时间的高温反应，得到氧化石墨烯。

但该方法反应时间长，且生成的产物中氧化程度不均一，限制了其在实际研究中的应用。

Staudenmaier法是对Brodie法的改进，通过引入氯酸钾作为氧化剂，提高了氧化效率，并可以在较低的温度下进行反应。

然而，该方法仍然存在反应时间长，且产生的废气难以处理等问题。

Hummers法是目前最常用的制备氧化石墨烯的方法。

石墨烯调研报告（氧化石墨烯应用）石墨烯是目前发现的唯一存在的二维自由态原子晶体，是构筑零维富勒烯、一维碳纳米管、三维石墨的基本结构单兀。

它具有咼电导、咼热导、咼硬度和咼强度等奇特的物理、化学性质，在电子、信息、能源、材料和生物医药领域有广阔的应用前景。

但是石墨烯由于强大的范德华力具有疏水性和易团聚的特点，限制了其广泛应用。

氧化石墨烯的出现正好解决了上述问题，它是石墨烯的派生物，与石墨烯的结构大体相同.只是在一层碳原子构成的二维空间无限延伸的基面上连接有大量含氧基团，平面上含有-OH和C-O-C，而在其片层边缘含有C = O和COOH。

与石墨烯相比，氧化石墨烯有更加优异的性能，其不仅具有良好的润湿性能和表面活性，而且能被小分子或者聚合物插层后剥离，在改善材料的热学、电学、力学等综合性能方面发挥着非常重要的作用。

有不少专家学者对氧化石墨烯的制备及应用进行了深入研究，其中氧化石墨烯复合材料的发展十分迅速，进一步拓展了氧化石墨烯的应用领域。

1氧化石墨烯的制备目前，氧化石墨烯的制备工艺相对成熟，比较传统的化学方法主要有Brodie 法、Staudenmaier法、Hummers法，现今仍在沿用，只是在各方法基础上做了略微改进。

这些方法的制备原理都是将石墨在强酸和少量强氧化剂的共同作用下形成1阶的石墨层间化合物，然后此层间化合物在过量强氧化剂的作用下继续发生深度液相氧化反应，水解后得到氧化石墨，最后通过超声或者长时间搅拌氧化石墨和水的混合物即可获得氧化石墨烯，产物的氧化程度及合成T艺与反应时间有关，可以通过C、O的原子比进行衡量。

Brodie法和Staudenmaier法氧化程度高，但反应过程中会产生CI02、N02或者N2O4等有害气体且反应时间长，而Hummers法反应时间短，无有毒气体CI02产生，安全性较高，因而成为制备氧化石墨烯普遍使用的方法。

但是此反应过程中需控制的工艺因素较多，过量的高锰酸离子会造成潜在的污染，因而需要用H2O2进行处理，并加以水洗和透析。