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石墨烯纳米复合材料制备方法的研究进展_论文

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环境与发展 YINGYONGJISHU 石墨烯纳米复合材料制备方法的研究进展 孙庆玲 (北京科技大学能源与环境学院,北京 100083) 摘要:本文综述了石墨烯氧化还原制备方法最新情况。结果证明,石墨烯是一种很好的抑制细菌生长的材料,用于制备石墨烯的方法很多, 并且氧化还原制备方式都具有很强的工业应用价值和大规模商用应用潜力。 关键词:石墨烯;新能源;氧化还原 中图分类号:X13 文献标识码:A 文章编号:2095-672X(2018)02-0094-01 DOI:10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.02.052 Research progress in preparation methods of graphene nanocomposites Sun Qingling (School of Energy and Environment, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083,China) Abstract: This review summarizes the recent progress in the preparation of graphene redox. The results show that graphene is a good material for inhibiting bacterial growth. There are many methods for preparing graphene, and the redox preparation method has strong industrial application value and potential for large-scale commercial application. Key words: Graphene; New energy; Redox 石墨烯是在 2004 年由英国曼彻斯特大学的 Geim 教授发现的 [1]。它是 碳元素的一个变种,由 sp2 杂化的碳原子连接的单原子层的二维原子晶体, 其厚度只有 0.335nm[2]。目前,石墨烯是已知的最薄材料,它的弹性模量 以有效的实现石墨烯复合材料在液相中的合成。 结论:选择氧化还原法制备石墨烯是非常明智的。首先,抑制细 菌的生长基本在溶剂相中完成,以氧化还原方式制备的石墨烯可以直 为 1060GPa,属于比较坚固的。在室温下,石墨烯有很好的导电性能以及 电子迁移率 [3]。另外,独特的电子结构,使其具有的量子效应,霍尔效应, 双极电场效应等特殊性质,引起了工业和科学界的广泛关注 [4]。石墨烯也 是目前已知的最轻的材料 [5],比表面积为 2630m2/g,电流密度最高可达 每*方厘米 2 亿安培(A/cm2),是工业金属铜的 100 倍 [6]。对比半导体 硅材料的载流子迁移率,石墨烯是硅的 140 倍之多,室温下为 20 万 cm2/ V·S。石墨烯导热率超过碳纳米管,最高为 5300W/ m·K[7]。力学性能 接在溶剂中分散。利用 Hummer 法直接制备,不需要转移,最大限度 地保持了石墨烯的完整性,不会受到外力的破坏。其次,石墨烯制备 过程中,所需的化学试剂成本低廉,来源广泛,使用方便。最后,在 液相中,石墨烯合成速度快,易于分离,并且纯度较高,可以满足水 处理的需要。经过复合的石墨烯材料,能够有效的抑制细菌的生长, 防止造成二次污染。 参考文献 中强度可以达到 180GPa,是普通 304 钢材的 100 倍,并且有很强的刚度 和韧性 [8]。 石 墨 烯 制 备 的 氧 化 还 原 主 要 包 括 三 种:Hummer 制 备 方 式 [9], Brodie 制备方式 [10],和 Stadenmaier 制备方式 [11]。其中,Hummer 制备 [1]Lee, J., et al. Synergetic electrode architecture for efficient graphene-based flexible organic light-emitting diodes[J]. Nat. Commun., 2016, 7: 11791. [2]Geim, A. K. Graphene: Status and prospects[J]. Science,2009, 方式以成熟的工艺被业界所接受,采用此工艺制备氧化石墨,然后超声 - 324:1530–1534. 水合肼还原为单层的石墨烯,这种机理将石墨进行氧化处理,表面含氧 [3]Hyun, W. J., et al. High-resolution patterning of graphene 基团可以扩充石墨烯的层间间距,消耗大部分的层间范德华力。含氧基 by screen printing with a silicon stencil for highly flexible printed 团的存在,使得石墨烯更加容易分散,增加亲水性,与水合肼进行融合。 electronics[J]. Adv. Mater., 2015, 27(1): 109-115. 接下来是利用超声的空化作用,把氧化石墨烯剥离,形成稳定均匀的氧 [4]F.G. Meng, S.R Chae, A. Drews, et al. Recent advances in 化石墨烯胶体溶液。当然,同时起作用的还有水合肼,它把含氧官能团 membrane bioreactors(MBRs): Membrane fouling and membrane 以还原作用的方式去除。由于石墨烯脱氧,造成在水中分散性较差,因 material[J]. Water res.,2009,43: 1489-1512. 此加入少许乙醇,增加还原效果。从而


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