《石墨烯研究综述【论文】》

石墨烯研究综述报告摘要：本文研究新型绿色材料石墨烯的制备及应用，以为在未来发展的远景的分析。石墨烯（Graphene）是一种二维碳纳米材料，并且具有良好的光学、电学、力学特，在科学，建筑工程学，生物医学，能源学等方面有重要的应用发展前景，被认为是一种未来革命性材料[1-2]。无论在我国科学研究界还是在世界科学研究界都受到非常的关注。石墨烯的发现是世界上的重大发现，现如今石墨烯的运用更为全面，对于石墨烯的制备更为了解，石墨烯可以通过化学的方法合成，也可以通过物理的方法提纯，对于石墨烯的取得更为容易。关键词:石墨烯绿色材料制备及应用1、石墨烯的制备石墨烯是自然界中本就存在的绿色材料，只是在以往很难分离和单独提纯利用。现代科学技术可以通过化学合成的方法得到需要的石墨烯。石墨烯的制备方法主要有机械剥离法，氧化还原法，取向附生法，碳化硅外延法，赫默法和化学气象沉积法。本文主要研究氧化还原法，通过化学性质，实验分离得到提纯的石墨烯。通过化学的方法，可以得到比较优质的石墨烯，通过硫酸，双氧水等化学试剂，将得到的石墨氧化，得到氧化石墨，然后通过物理的方法，对得到的产物进行分离提纯，干燥净化得到石墨的粉体。然后通过高温法，氧化还原法，物理分离提纯法，得到石墨烯（RGO）[3]。在制备过程中应该控制化学试剂对反应的处理，防止化学材料对环境的污染。石墨烯结构图红外光束激发等离子体石墨烯传感器示意图2、石墨烯的应用随着科技日新月异的发展，现代科技材料的需求也与越来也越大，很多新型材料得意研发和利用，石墨烯就是其中的一种。随着石墨烯的大规模开发和生产，在电子设备，航空航天，医药设备，新能源等领域都得到广泛的运用。石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料[4]。石墨烯的特殊物理体积结构，使得很多在大分子里进行的实验可以在石墨烯中进行，在石墨烯中进行实验还能保证很多实验稳定的进行。石墨烯更是一种良好的半导体材料，可以取代很多性质不稳定或难以获得的半导体材料，在科学研究界得到很大的利用。石墨烯还有很强的稳定性，在化学试剂保存和危险制品保存方面有很重要的作用，对于氢气的保存有较好性质。石墨烯在生产中运用最多的就是制作传感器和晶体管。石墨烯具有非常强大的灵敏性，在电子感知方面有强的优越性，在医学上检测多巴胺、葡萄糖等具有良好的效果[5-6]。石墨的稳定性较强，可以在很高的要求下不易分解和变质，具有很稳的化学性质，可以接受很多高频率的工作，因此得到大规模的使用[5-6]。手机是现在社会每个人都无法离开的工具，石墨烯还是制造手机钢化膜和电池的主要材料。石墨烯有很强的稳定性，还有很强的延展性，是保护手机屏幕的钢化膜生产的首要材料，既能保护手机防止摔破也能保证手机使用的稳定性[7]。石墨烯更是生产手机电池的主要材料，石墨烯有较大的容量，可以保证手机的长时间使用，石墨烯电池的超大容量也是现在新能源汽车的必不可少的材料，对于未来新能源汽车的发展有很重要的作用。现代时代也是资源时代对于能源资源，水资源等各种资源的使用也越来越严重，水资源更是现代社会比不可缺又十分贫乏的资源，虽然地球水资源丰富但是淡水资源十分匮乏，而石墨烯的研究就是可以解决这严重的问题。石墨烯薄膜可以分离出水分子和其他杂志分子，可以有效的将海水淡化，提纯得到我们需要的淡水，虽然在这一方向还有很大的研究空间，但是石墨烯在海水淡化上也有突破性的进步，对未来水资源的解决有很重要的作用。石墨烯在科技方面的运用最为广泛，对于航空航天的研究有很重要的作用。石墨烯的高导电性，高稳定性和超轻薄性，使石墨烯在航天方面有很重要的作用。在我国航天高度发展的时代，石墨烯的运用更为重要。石墨烯也是新型感光元件，比现有CMOS或CCD提高上千倍，而且损耗的能源也仅需原本10%[8]。可应用在监视器与卫星成像领域中，可以应用于照相机、智能手机等。石墨烯是新型复合材料，对于能量储存、液晶器件、电子器件、生物材料、传感材料和催化剂载体等领域展现出了优良性能，具有广阔的应用前景[9]。石墨烯对于骨骼的链接等方面也有很重要的作用，在医学方面也有很重要的作用。3、石墨烯的相对性质石墨烯相对于其他材料有很多优点。石墨烯内部碳原子的排列方式与石墨单原子层一样以sp2杂化轨道[10]。其物理性质很稳定，相对于其他同种材料，石墨烯的物理性质相对稳定，在很多方面都可以得到运用[11]。石墨烯的超导电性导致石墨烯是很好的电导材料，对于机械生产，医药电导的使用都很重要。石墨烯的光学性质也比其他材料的稳定性较好，用在电导方面的研究也比较重要。石墨烯的性质相对稳定，还有很强的韧性，因此石墨烯是制作各种薄膜的良好材料，相对于其他同种材料而言，石墨烯的韧性是很强的，而且还有很多孔结构，是制作滤网的有效材料，通过石墨烯的用途也是通过这些性质决定的。石墨烯的特性还有很多，很强的力学特性和热特性，石墨的热特性，导致石墨烯可以作为良好的热导体。石墨烯还有很强大的容量性质，这也是现代科学界最为关注石墨烯的方面，在未来新能源汽车研究方面的重视。石墨烯的结构也属于纳米罐装结构，很多方面适应生物材料方面的研究。石墨烯还有很强的生物相容性，与很多纳米材料想比较，其性质更容易作为科学方面的研究。石墨烯还有一定的氧化还原性质，在化学制造和工业生产的过程中也可以得到使用[12-13]。相对于其他材料，石墨烯本就存在自然界，对于环境石墨烯基本没有影响，但是在生产和制造石墨烯的过程中容易产生污染，对于其他材料，有时候得到石墨烯也相对困难，在很多方面，石墨烯还有很大的发展空间。4、石墨烯的发展前景石墨烯的物理化学性质导致石墨烯的研究进一步发展，石墨烯材料广泛运用在电池制作，半导体研究，手机钢化膜制造，电导体研究，传感器，晶体管，光电复合材料的开发利用[14]。对于石墨烯的超高潜在价值，我国对石墨烯在医学，工程学，环境学，能源学等方面多项研究进行。我国科学界研究更深一步探讨，对于石墨烯在新型电动车的使用，石墨烯的超容量性，是未来新型汽车电池中比不可缺少的一部分[15]。世界各国对石墨烯的研究也在如火如荼的进行，在航空航天方面的运用。宇宙是未来世界开发资源的重要区域，对于宇宙的探索，世界各国从来没有停止进行，而做为航空航