常規氧化石墨烯改性

催化劑可以是天然或合成材料，例如酶、有機化合物、金屬和金屬氧化物。碳納米材料包括炭黑、碳納米管（ＣＮＴ）、石墨烯及其衍生物，是許多合成催化劑的重要組分。它們已被用作有效催化劑或其他催化劑的載體。在上述碳材料中，石墨烯**近引起了**強烈的關注。這主要是由于石墨烯與開發新催化劑的其他碳同素異形體相比具有多項優勢。一是，石墨烯的理論比表面積高達約２６００ｍ２·ｇ－１，是單壁碳納米管的兩倍，高于單壁碳納米管、大多數炭黑和活性炭。這種結構特征使得石墨烯非常適合作為負載催化劑的二維載體的潛在應用。此外，局部共軛結構賦予石墨烯在催化反應中對基板的吸附能力增強。二是，石墨烯材料，尤其是化學改性石墨烯（ＣＭＧ），可以將氧化石墨及其衍生物作為起始原料，通過使用石墨以較低成本大規模獲得。石墨烯材料不含碳納米管中存在的幾乎不可避免的金屬雜質，這會阻礙催化反應中的碳納米管性能。三是，石墨烯的優異電子遷移率促進催化反應期間的電子轉移，改善其催化活性。四是，石墨烯還具有高的化學、熱學、光學和電化學穩定性，可以提高催化劑的壽命。石墨烯漿料穩定性較好，加入活性材料易于電池混漿。常規氧化石墨烯改性

近年來，石墨烯薄膜因其高電導率和輕巧柔鈿的特性而受到越來越多的關注。石高全教授課題組［５１］通過蒸發誘導自組裝法對引入少量纖維素納米晶體（ＣＮＣ）的氧化石墨分散液進行干燥處理，然后使氫碘酸對得到的薄膜化學還原，其中，ＣＮＣ能夠誘導石墨烯片上形成皺紋，使其機械性能得到了進一步增強。測試結果表明，這種薄膜具有拉伸強度比較高可達８００ＭＰａ，且斷裂伸長率、初性和電導率分別達到６．２２±０．１９％、１５．６４１２．２０ＭＪｍ＿３、１１０５±１７Ｓｃｍ－１，遠遠髙于其他文獻中報道的性能。Ｃｈｅｒ＾Ｍ等人通過在單層石墨烯上沉積金膜制備了ＧＯ／Ａｕ復合電極，在沉積金膜的厚度為７ｎｍ時，復合膜在５２０ｎｍ波長處具有２４．６Ｑｍ＿２的**電阻和７４．６％的高透射率。為了更直觀地分析其電學性能，Ｃｈｅｎ等人組裝了基于ＧＯ／Ａｕ復合電極的超級電容器，測試發現，與基于單層石墨烯的超級電容器相比，其電容提高了１７倍，并且表現出良好的機械穩定性，證明了石墨烯復合膜在柔性電子領域具有巨大的應潛力。廣西氧化石墨烯氧化石墨烯顏色為棕黃色，市面上常見的產品有粉末狀、片狀以及溶液狀的。

氧化石墨烯的研究熱潮也吸引了國內外材料植被研究的興趣，石墨烯材料的制備方法已報道的有：機械剝離法、化學氧化法、晶體外延生長法、化學氣相沉積法、有機合成法和碳納米管剝離法等。1、微機械剝離法2004年，Geim等***用微機械剝離法，成功地從高定向熱裂解石墨上剝離并觀測到單層石墨烯。Geim研究組利用這一方法成功制備了準二維石墨烯并觀測到其形貌，揭示了石墨烯二維晶體結構存在的原因。微機械剝離法可以制備出高質量石墨烯，但存在產率低和成本高的不足，不滿足工業化和規模化生產要求，目前只能作為實驗室小規模制備。2、化學氣相沉積法化學氣相沉積法(ChemicalVaporDeposition，CVD)***在規模化制備石墨烯的問題方面有了新的突破。CVD法是指反應物質在氣態條件下發生化學反應,生成固態物質沉積在加熱的固態基體表面，進而制得固體材料的工藝技術。麻省理工學院的Kong等、韓國成均館大學的Hong等和普渡大學的Chen等在利用CVD法制備石墨烯。他們使用的是一種以鎳為基片的管狀簡易沉積爐，通入含碳氣體，如：碳氫化合物，它在高溫下分解成碳原子沉積在鎳的表面,形成石墨烯，通過輕微的化學刻蝕，使石墨烯薄膜和鎳片分離得到石墨烯薄膜。

材料應用范圍很廣。氧化石墨烯是一種性能優異的新型碳材料，具有較高的比表面積和表面豐富的官能團。氧化石墨烯復合材料包括聚合物類復合材料以及無機物類復合材料更是具有廣泛的應用領域，因此氧化石墨烯的表面改性成為另一個研究重點。石墨烯通常可由氧化石墨烯還原得到，其主要的制備方法有機械剝離法、化學還原法、溶劑熱還原法、光催化還原法、化學氣相沉積法等。其中，化學還原法由于具有成本低、工藝簡單易控等特點而備受科研工作者的推崇。目前，用于制備還原氧化石墨烯或石墨烯的化學還原劑主要有鈉與硼氫化鈉混合液、硼氫化鈉和硫酸混合液、氫碘酸、氫碘酸與乙酸混合液，鈉-氨，對苯二酚，維生素C-氨基酸，L-對抗壞血酸，鋅粉，鋁粉，鐵，堿，水合肼，二甲基肼，硫化氫以及氫化鈉等。然而，在利用這些還原劑的過程中，高溫、大量有機溶劑以及有毒藥品的使用限制了大規模生產還原氧化石墨烯。因此，開發一種簡單易行、反應條件溫和、生產成本低、環境友好型的還原氧化石墨烯的方法是十分必要的。氧化石墨烯官能團豐富，易于改性。

氧化石墨烯一般由石墨經強酸氧化而得。主要有三種制備氧化石墨的方法:Brodie法，Staudenmaier法和Hummers法。其中Hummers法的制備過程的時效性相對較好而且制備過程中也比較安全，是目前**常用的一種。它采用濃硫酸中的高錳酸鉀與石墨粉末經氧化反應之后，得到棕色的在邊緣有衍生羧酸基及在平面上主要為酚羥基和環氧基團的石墨薄片，此石墨薄片層可以經超聲或高剪切劇烈攪拌剝離為氧化石墨烯，并在水中形成穩定、淺棕黃色的單層氧化石墨烯懸浮液。由于共軛網絡受到嚴重的官能化，氧化石墨烯薄片具有絕緣的特質。經還原處理可進行部分還原，得到化學修飾的石墨烯薄片。雖然***得到的石墨烯產物或還原氧化石墨烯都具有較多的缺陷，導致其導電性不如原始的石墨烯，不過這個氧化?剝離?還原的制程可有效地讓不可溶的石墨粉末在水中變得可加工，提供制作還原氧化石墨烯的途徑。而且其簡易的制程及其溶液可加工性，考慮量產的工業制程中，上述工藝已成為制造石墨烯相關材料及組件的極具吸引力的工藝過程。氧化石墨烯在石墨烯材料領域中的地位重要。常規氧化石墨烯改性

制備氧化石墨烯的原料主要是石墨、高錳酸鉀和濃硫酸。常規氧化石墨烯改性

從化學結構可以看到，石墨烯具有垂直于晶面方向的大π鍵，此結構決定了其具有優異的電化學性能，在室溫下的導熱系數可高達５３００Ｗ·（ｍ·Ｋ）－１，能夠比肩比較好的碳納米管導熱材料。常溫下其電子遷移率甚至高于碳納米管和硅晶體，屬于世界上電阻率**小的材料。此外，石墨烯還具有完全敞開雙表面的結構特性，也就是說它類似于不飽和有機分子，能夠進行一系列的有機反應，能夠與聚合物或無機物結合，從而提升材料的機械性和導電導熱性。深入這方面的研究，對石墨烯進行官能團修飾，能夠使其化學活性更加豐富［３－４］。由于石墨烯具有上述的結構特性，越來越多的研究者開始著眼于以石墨烯為基底的合成材料。常規氧化石墨烯改性