【精品】石墨烯复合材料

1、nrj一石墨烯/ fe3o4复合材料的制备及电磁波吸收性能摘要：为扩展石墨烯的应用领域,对磁性功能化石墨烯的电磁波吸收性能进行研究。在 氧化石墨与fe3o4粒子的悬浮液中添加还原剂水合月井，微波辐照反应制备石墨烯/fe3o4复合物。采用x射线衍射、透射电镜等手段对材料的结构和fe3o4的分布状态进行了测试表征。采用矢量网络分析仪测定了材料在0 1 118 10 ghz频率范围内 的复介电常数和复磁导率。利用cole cole图解释了复合材料的介电特性。禾i用计算机模拟出不同厚度材料的电磁波衰减性能。结果表明，当石墨烯和fe3o4粒子以质量 比10b 1复合得至啲吸波剂材料的匹配厚度在2 1 0

2、- 2 1 5 mm变化时,反射?员耗小于20 db的频率覆盖6 1 5 81701乙调节fe3o4粒子的相对含量复合材料的反射损耗最小可以达到4917 db。复合材料的强吸收特性预示了其作为电磁波吸收材料的潜在应用前景。石墨烯自出现以来其独特的力学、电学、光学及磁学性能便引起 了广泛关注。石墨烯具有的特殊二维片状结构有利于对电磁波的吸收，以此为基体负载 铁氧体形成石墨烯/铁氧体复合材料,可以舞以下优势:首先,石墨烯的电导率和热导 率高,比表面积大,质量轻,这些性能有利于电磁波的吸收和衰减 其次,铁氧体粒子的 引入可以增强石墨烯的铁磁性,使复合材料兼具磁损耗与电损耗,有利于实现电磁匹配最后，铁

3、氧体的反射率损耗一般发生在较低频率范围(< 10 ghz),而石墨材料的反射率 损耗通常位于高频区，因此，两种材料的复合还有利于吸收频带的拓宽结论通过在微波还原00的过程中添加fe3o4粒子，制备出了石墨烯/ fe3o4复合材料。(1) cole-cole图显示，fe3o4粒子与石墨烯复合后，粒子与石墨烯形成界面使得复合材 料具有多重介电弛豫。反射损耗的计算结果表明,单一的fe3o4粒子在匹配厚度为2 10- 4 10 mm时不 能实现有效吸收,与一定量的石墨烯复合后,反射损耗能够降低到20 db以下。其中 以gr-fe3o4-10 b1为吸收剂的材料在匹配厚度在2 10- 2 15 m

4、m变化时，有效吸收 频带可以覆盖6 15 8 17 ghz;以gr-fe3o4-10b2为吸收剂的材料在厚度为3 15 mm.频率为417 ghz时的最小反射损耗可以达b|4917db。石墨烯/ fe3o4复合材 料强吸收的特性以及石墨烯作为基底的广泛适用性为硏究新型吸波材料提供了新的思 路。二石墨烯/ pd复合材料的制备及其形成机制硏究nrj近年来，越来越多的科学家致力于以氧化石墨为前驱体合成石墨烯/纳米金属或纳米 金属氧化物”并硏究其物理与化学性质57。金属¥巴具有良好的亲氢性,在氢气储 存、加氢反应催化剂、燃料电池及化学传感器等方面有着广泛的应用前景，而且纳米 金属颗粒与炭材料

5、之间存在溢出效应”故这两者的复合有望提高材料的储氢能力 3结论1 ）以氧化石墨和具有良好插层性质的pd（en）2q2为前驱体”能通过化学还原法 成功制备出石墨烯/pd复合材料。2 ）石墨烯/丹复合材料具有中孑l性质，其bet比表面积达230 m2/g ,耙纟内米颗粒的 粒径为2-6 nmz弥散地分布在石墨烯的层间及层的边象 3）纳米耙颗粒能阻止石墨烯重新堆积形成石墨结构z其支撑石墨烯层的作用是形成石墨烯复合材料的关键。已有研究表明，石墨烯/丹复合材料在氢气贮存、加氢加成及 传感器等方面有广泛的用途14。urj三 石墨烯/ s n o 2 /聚苯胺纳米复合材料石墨烯具有独特的纳米结构和一系列极具

6、吸弓i力的特性，成为新型纳米复合材料的理 想载体,如纳米复合材料分散的基体提出了一种以石墨，苯胺,四氯化锡为原料 制备石墨烯/二氧化锡/聚苯胺的新方法.通过x -射线衍射，红外光谱，透射电 子显微镜”扫描电子显微镜以及紫外可见光谱对合成的材料进行表征.结果表明： 二氧化锡纳米粒子原位吸附在石墨烯的表面,有效地避免了石墨烯片的堆叠，聚苯胺 加入后可大大提高二氧化锡的电化学性质。石墨烯，具有一个原子层厚度的二维结 构”因其化学稳定性、高电导率、大比表面积而成为电化学储能材隼斗的理想碳材 料.石墨烯纳米片还被作为锂离子电迪的储能材料进行硏究.如果锂可以黏附在石墨 烯的两面，那它的储能容量为7 7 4

7、ma h / g .但是，石墨烯片很容易堆叠成 多层，从而减小表面积使其物理化学性能大大降低.近年来，人们通过将纳米粒子 附着在石墨烯表面来降低石墨烯片的堆叠纳米粒子可以是金属纳米粒子（如a u , p t等）,也可以是金属氧化物（如t i o 2 , s n o 2等）.石墨烯基材料的完美 性，有望应用到传感器、超级电容器、锂电池、催化剂等领域但是这些复合材料 都是通过纳米粒子和石墨烯的简单混合得到的，限制了纳米粒子的均匀分散和石墨烯 片的有效分离过渡金属氧化物（s n o 2 , c o 30 4 , f e 20 3 , n i o z c u o 等）因其高容量而被硏究作为锂离子电池负

8、极材料.其中” s n o 2最为引人瞩 目，在这个可逆反应中，二氧化锡的理论ttw量是7 8 2ma h /g 13 但是 在锂离子的嵌入和迁出过程中,二氧化锡纳米粒子很容易发生体积膨胀,从而降低电 池的循环寿命.因此采用石墨烯表面负载s n o 2的方法制备纳米复合材隼斗”这样 不仅降低石墨烯片的堆叠度，也提高了s n o 2的储能能力.为了提高电解质离子 的转移，通过在石墨烯表面附着导电聚合物，不仅可以进一步拉大石墨烯片的层间 距,而且聚合物链的运动使电解质离子更好地迁移.层间距拉大的石墨烯更好地作为 锂离子电池电极材料1 4 .在此，提出了一种简便合成石墨烯/ s n o 2 / 聚苯

9、胺的高性能锂电池负极材料的方法.成功地合成了石墨烯/ s n o 2 /聚苯胺 纳米复合材料.结果表明”二氧化锡,聚苯胺很好地附着在石墨烯上形成三明治状的复合结构.聚 苯胺和二氧化锡的附着可以有效地解决石墨烯的堆叠问题,石墨烯和聚苯胺的介 入又可以很好地抑制二氧化锡的体积膨胀问题,从而可以皆步提高电极材料的电学 性质，使得这种材料成为一种理想的锂离子电池负极材料.可以期望将此方法应用到 石墨烯基其他金属氧化物中”从而得到广泛的应用.四石墨烯/tio2复合材料的制备及其光催化性能的硏究tio2颗粒由于具有较高的化学稳定性、热稳定性以及优良的光学、力学和电学特 性，被应用于诸多工业领域。其中锐钛型

10、tio2具有良好的光催化活性，尤其是当颗 粒尺寸降至ij纳米级别时”催化能力更好,在催化降解环境有机污染物方面具有广泛的 应用。碳材料在催化中有着极为重要的应用，被广泛用做催化剂的载体，也可以直接 作为许多反应的催化剂5 。由于石墨烯是构建众多碳材料包括石墨、碳纳米管、 碳纳米纤维和类富勒烯材料的基本单元6 z具有独特的二维表面结构、良好的导 电导热性质以及很高的比表面积,可将某些具有催化活性的材料负载在石墨烯表面使 其成为新它 石墨烯功能复合材料。结论采用溶胶凝胶法成功制备出石墨烯/ tio2光催化复合材料。在紫外光照射下，以甲 基橙光催化降解体系为研究对象，石墨烯/tio2复合材料用量为2

11、g/l.紫夕喘照为 3 . 5 h、目标降解物初始ph为5时具有最好的催化活性。在同等条件下，石墨烯/ tio2复合材料光催化降解效果比单一锐钛矿型tio2的效果好。五石墨烯/钳复合材料的制备及电化学性能硏究采用hummers法制备氧化石墨，再超声分散于去离子水中形成稳定的氧化石墨分散 液。分散液与氯钳酸溶液混合后，氧化石墨烯还原氯钳酸产生大量钳纳米粒子，钳粒 子被牢固地锚在氧化石墨烯片上,最后将所得到的氧化石墨烯/钳复合物置于管式炉中 在ar/h2气氛中于800 °c下热裂解制备出石墨烯/钳复合材料。形貌与纳米结构分析表 明,氧化石墨已被彻底还原成石墨烯,钳纳米粒子均匀分散在褶皱的

12、石墨烯纳米片 间。电化学阻抗研究进一步揭示复合材料的电子转移阻抗明显小于石墨烯,呈示钳纳 米粒子掺入石墨烯片层大大改善了导电性。石墨烯/钳复合材料应用于对苯二酚的电化 学检测，检出限达1.6x10-7mol l-1 ,这说明该材料具有优异的电催化性能。结论利用氧化石墨烯和氯钳酸的原位氧化还原反应不仅实现了氯钳酸的彻底还原，而且所 形成的钳纳米粒子被均匀地锚在氧化石墨烯片层上。结合高温固相还原”成功开发出 高性能的石墨烯/钳复合材料。新的方法具有简便、绿色和高效等显著特点”可广泛应 用于以满足催化剂和电化学传感器需要为目的的钳、金、耙等贵金属的石墨烯复合材 料的合成。六石墨烯/tio2复合材料的

13、制备及其光催化性能的硏摘要:本实验以细鳞片石墨为原料,采用hummers法制备氧化石墨,经超声波振荡 得到氧化石墨烯,加入水合盼回流制得石墨烯材料。采用溶胶凝胶法制备锐钛矿型tio2及石墨烯/tio2复合材料。在紫外光照射下，分别以石墨烯/tio2复合材料及锐钛矿型tio2为催化剂z在甲基橙溶液中进行光催化降解，结果显示，石墨烯/tio2 光催化性能明显高于相同条件下的锐钛矿型tio2. tio2颗粒由于具有较高的化学稳定性、热稳定性以及优良的光学、力学和电学|寺性，被应用于诸多工领域。其中锐 钛型tio2具有良好的光催化活性，尤其是当颗粒尺寸降到纳米级别时，催化能力更 好，在催化降解环境有机

14、污染物方面具有广泛的应用1 z 2 。碳材料在催化中有着 极为重要的应用，被广泛用做催化剂的载体3,4,也可以直接作为许多反应的催 化剂5 。由于石墨烯是构建众多碳材料包括石墨、碳纳米管、碳纳米纤维和类富 勒烯材料的基本单元6 ,具有独特的二维表面结构、良好的导电导热性质以及很 高的比表面积，可将某些具有催化活性的材料负载在石墨烯表面使其成为新一类石墨 烯功能复合材料。本课题以石墨烯为载体,禾i用溶胶-凝胶法制备石墨烯/tio2光催化 复合材料。同时，以甲基橙光催化降结论采用溶胶-凝胶法成功制备出石墨烯/ tio2光催化复合材料。在紫外光照射下，以甲 基橙光催化降解体系为硏究对象,石墨烯/ t

15、io2复合材料用量为2 g/l、紫夕喘照为 3 . 5 h、目标降解物初始ph为5时具有最好的催化活性。在同等条件下，石墨烯/ tio2复合材料光催化降解效果t弾一锐钛矿型tio2的效果好。七石墨烯/环氧树脂复合材料的介电性能硏究摘 要：通过s taudenmaie r法制备了完全氧化的氧化石墨（g 0 ）,并ibs高膨胀制备了单露墨烯（graphene）。用ft -i r和t g对go的氧化程度、含氧官能团进行了表征，用s em和t em 对天然石墨（ng）、go和g r a p h e ne的微观结构进行了分析。利用超声共混法制备了 g r a p h e n e /环氧树脂介电纳米复合材

16、料，介电性能 的测试表明,g r a p h e n e的加入使环氧树脂介电常数大幅提高，当g r a p h e n e添加量为0 . 2 5%（质量分数）时，材料介电常数达到2 5 , 是纯环氧树脂的4倍，介电损耗01 lo这为石墨烯在介电储能方面的应用和低 成本介电复合材料的制备提供了新思路00八石墨烯/聚毗咯复合材料的制备及其导电性能硏究摘 要：在超声条件下通过原位聚合反应制备出石墨烯/聚毗咯导电复合材料.用红 外光谱（f t - i r ）.扫描电镜（s em）和透射电镜（t em）等分析手 段对复合材料的结构进行表征.结果表明，聚毗咯均匀地包覆在石墨烯的表面,热重 分析（t g ）

17、和电导率测试结果显示复合材料相对于纯聚毗咯具有更好的热稳定性和 电导率，这可能得益于原位聚合中聚毗咯基体中的石墨烯纳米薄片的高电导率和高比 表面积结论采用f e c 13- 6 h20和对甲苯磺酸钠分别作为氧化剂和掺杂剂，通过超声荡 下的原位聚合反应成功制备了石墨烯/聚毗咯纳米复合材料s em和t e m测试 结果表明聚毗咯与石墨烯均匀地复合，提高了整个复合材料的导电性,且方便加工成 型热重分析结果说明石墨烯/聚毗咯复合材料具有比纯的聚毗咯更高的热稳定 性当石墨烯和聚毗咯质量比为4%时，复合材料的电导率为4 . 5 1s c m- 1九石墨烯/聚合物纳米复合材料制备与微波吸收性能硏究进展摘要：

18、二维片状的石墨烯不仅具有优异的力学、热学电学性能，而且还具有较好的 微波吸收特性。自它被发现以来,一直受到科学界的广泛关注z目前已有学者将其与 聚合物复合，制备了石墨烯/聚合物纳米复合材料，这种新型微波吸收材料不仅吸波 效果好而且密度小、易加工。目前石墨烯/聚合物纳米复合材料用于微波吸收的报道 还比较少，该研究基本处于起步阶段。本文首先概述了石墨烯独特的物理结构优异的 力学、热学、电学性能，然后综述了石墨烯/聚合物纳米复合材料的制备方法，并分 析了其微波吸收机理,最后结合国内外研究现状展望了石墨烯/聚合物纳米复合材料 制备与微波吸收性能研究的发展方向，指出调控复合材料的微观形貌，对石墨烯进行

19、磁性掺杂，探索石墨烯与聚合物微波吸收的协同效应将成为今后硏究的重点和热点。 结论与展望 自石墨烯于2 0 0 4年被发现以来，有关石墨烯及其复合材料的研究报道呈指数增长63,硏究取得了较大进步。二维片状石墨烯具有独特的力学、电学和热学性能，将其与聚合物复合后可得到密度小、易加工、吸波效果好的新材料，然而有关石 墨烯/聚合物纳米复合材料用于微波吸收的报道还t匕较少,该硏究基本处于起步阶 段。有关这方面硏究将朝以下方向发展。(1)对石墨烯/聚合物纳米复合材料的微 观形 貌进彳亍调控，进一步提高复合材料的微波吸收性能。例如，将复合材料制成纳米管状 或中空球状，改善其吸波性能的同时，还可降低材料的密度

20、。(2 )将石墨烯进行磁 性掺杂后再与导电聚合物复合，制备兼具磁损耗电损耗的微波吸收材料，在调控电7参数的同时拓宽吸收频带。(3)研究石墨烯/聚合物纳米复合材料的微波吸收机理，以及石墨烯与聚合物在微波吸收上的协同效应。(4 )研究如何实现石墨烯/聚合物纳米复合材料的x见模合粛口产业化应用。十石墨烯/偶氮杂化材料硏究进展nrj摘要 石墨烯作为一种新型二维平面纳米材料,表现岀许多优异的物理性质含偶氮苯 的化合物和聚合物作为功能材料具有独特的光响应性质.将石墨烯的特性与偶氮材料的 光响应性相结合,有望发展一类具有卓越性能的新型光电功能材料. 展望 如上所述,最近几年石墨烯的发现和深入硏究为光电功能材

21、料领域的发展注入了新的活 力.石墨烯/偶氮杂化材料结合了石墨烯与偶勰合物等材料的特点和功能性,有望改善 并展现岀新的光电功能性.目前 已报道的石墨烯/偶氮杂化材料包括:石墨烯表面接枝 偶氮聚合物、小分子偶氮分子共价结合的氧化石墨烯、静电层层自组装薄膜等.这些 材料表现出增强偶氮材料表面起伏光栅衍射效率、光调控电导率变化和良好电化学电 极性能等功能性.基于这些研究进展有望发展性能更加优越的光电功能材料和器件等. 目前对于石墨烯/偶氮杂化材料这一崭新课题的研究仍处于起步阶段.为了充分了解石 墨烯/偶氮杂化材料的本征态和聚集态结构以及功能性等,并进一步发掘这类新型材料 的优异性能应用潜能,需要进坯系

22、统探索石墨烯/偶氮杂化材料制备新方法,探索利 用共价键、分子间非共价键相互作用等实现功能化的新方法通过反雌制实概确的 结构裁剪,深入研究偶氮苯基团类型、接枝位点位置、官能化度等因素对杂化材料结构 和性能的影响，并深入研究杂化材料在光场、电场条件下的物理性质,这些研究将为发 现新的物理现象,研制新材料,并最终实现功能器件应用等奠定坚实的基础.十一石墨烯/银复合薄膜的制备及表征摘要：采用静电自组装技术，通过交替沉积聚(二烯丙基二甲基氯化披)(pdda)(或召肖酸 银)和氧化石墨烯，制备氧化石墨烯/pdda薄膜和氧化石墨烯/硝酸银复合薄膜。然后 在600 °c下通入氨气和氢气进行气氛还原得

23、到石墨烯薄膜石墨烯/银复合薄膜。采用afm、sem、xps、uvvis以及四探针电阻仪等对薄膜结构及性质进行表征。结果 表明,通过静电自组装法可以获得生长均匀的薄膜。对比于相同自组装次数的石墨烯 薄膜”石墨烯/银复合薄膜具有更好的透光性和更低的薄膜方块电阻。在入=500 nm 时，四层石墨烯/银复合薄膜的透过率为85%左右,而石墨烯薄膜的透过率为72%左右石 墨烯薄膜的方阻为161.39 kq ，而石墨烯/银复合薄膜的方阻为99.11 kq 口1。 结论采用静电自组装技术和ar/h2还原工艺，成功制备出生长均匀的石墨烯/银复合薄 膜。xps检测证明了银粒子的存在。相比于石墨烯薄膜，石墨烯/银复

24、合薄膜具有较优 的光、电性能，其500 nm处透过率为85% ,而石墨烯薄膜仅为72% ;薄层方块电阻 为99.11 kq ,而石墨烯薄膜为161.39 kq 口1。研究结果表明银的加入可以同时改善薄膜的透光性和导电性。由于银含量较少(0.02at%),因此在后续研究中将进 一步考察银含量对薄膜性能的影响。十二石墨烯表面接枝聚(3己基d塞吩)分子 刷的制备与表征摘要结合高效率重氮盐加成和kumada催化转移缩聚反应(kctp),聚3己基嗥吩(p3ht) 被共价接枝在石墨烯(gm)表面”形成聚合物分子刷(p3ht-si).通过重氮盐偶合反 应”漠苯分子首先被共价连接在氧化还原方法制备的gn表面，

25、由此锚固的 ni(pph3)4随后引发3己基01吩的催化转移聚合.原子力显微和热失重分析结果表 明,接枝gn表面的p3ht分子刷厚度约为5 nm,重量分数为20. 1%当假设 p3ht以伸直链构象接枝在gn表面时，估计的接枝密度为每6. 53 nm2含有1个 p3ht链，链间平均距离为2. 556 nmp3ht-gns的x射线衍射在扫描范围内没有 gn层间衍射峰出现，表明接枝后的gn是很好剥离的 r3ht-gn的紫外可见光谱 在300500 nm范围内显示有比纯p3ht更弱的吸收峰，表明p3ht与gm之间存 在显著的相互作用，与x射线光电子能谱中增大的氧化嚎吩环含量的结果是一致的p3ht与3

26、的强相互作用使得光诱导产生的荧光几乎完全被淬灭,量子产率仅为0. 042% z相 当于纯p3ht的1 /80 ,显示了突岀的电荷转移效率结论报道一种将p3ht共价接枝到gn表面形成p3ht分子刷的新方法，制备的分子刷具 有显著的电荷转移效率.制备过程包括3个主要环节:(1)用氧化还原方法在表面活性 剂存在下制备gn;(2)通过重氮盐加成反应在gn表面引入漠苯官能团;漠苯官能团 锚固催化剂ni(pph3)4在gn表面z并通过kctp在表面生长p3ht分子刷利 用显微、波谱及热分析技术，我们对制备的p3ht分子刷进行了表征.结果表明， p3ht分子刷层的厚度在5 nm左右，占p3ht-si分子刷总

27、重量的20. 1% ;假设接枝p3ht采取完全伸展构象，则估计的接枝密度为每6. 53 nm2含有1个p3ht分子 链,接枝p3ht链间距离为2. 556nm制备的分子刷使光激发p3ht产生的荧光几乎被全部淬灭,量子效率仅为0. 042% ,显示了突出的电荷转移效率，可望在光子收 集、传感器等许多功能性材料领域获得应用.十三石墨烯材料在本体异质结太阳电池中nrj的研究进展摘要:总结了近年来功能化石墨烯在本体异质结太阳电池(bh# 90s)中的硏究进展。针 对石墨烯在不同结构层中的应用分别进行了阐述,主要介绍石墨烯作为透明阳极导电 层材料和活性层材料在bhj- scs中的应用。结束语本文结合目前本体异质结太阳电池的硏究z综述了石墨烯在以下三方面的应用进展： (1)通过hummer法和cvd法，都可以得到单层或多层石墨烯材料”都可以作为透 明阳极导电材料。hummer法制得的石墨烯操作简单，但氧化过程对其共辘结构造成 较大破坏，石墨烯层厚较陶空制。而cvd法可制得少层连续结构的石墨烯，由于其 内电阻小,能更好的发挥石墨烯优良的电学性能”但该方法实验条件较为苛刻、产量 较低。(2)作为活性层材料，石墨烯作为受体材料的器件性能仍然较低，但由于功能 化石墨烯在普通溶剂