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石墨烯納米片合成的改進(jìn)方法

石墨烯納米片合成的改進(jìn)方法_青島超碳新材料科技有限公司_石墨烯納米片合成的改進(jìn)方法

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公　司：青島超碳新材料科技有限公司

發(fā)布時(shí)間：2017年02月15日

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sp2雜化的碳原子可看作是構(gòu)建碳素材料的基本單元，如石墨(2D)、納米碳管(1D)、石墨烯(0D)等。自從2004年首次報(bào)道以來(lái)，石墨烯所呈現(xiàn)出的獨(dú)特性質(zhì)，如高的比表面積(2630m2/g)、無(wú)可比擬的機(jī)械性能(楊氏模量：~1100GPa；斷裂強(qiáng)度：125GPa)，超乎尋常的熱導(dǎo)率(~5000W/(m·K))，以及出色的電學(xué)性能，有望應(yīng)用于納米電子器件、復(fù)合材料、氣敏傳感器、太陽(yáng)能電池以及藥物輸運(yùn)等領(lǐng)域。近年來(lái)，石墨烯作為電化學(xué)電極材料應(yīng)用于超級(jí)電容器的研究受到關(guān)注，石墨烯有望取代傳統(tǒng)的活性碳材料在電化學(xué)領(lǐng)域的獲得廣泛應(yīng)用。
石墨烯的制備工藝是實(shí)現(xiàn)其工業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵。目前石墨烯主要采用四種不同的方法制備：微加工剝離的方法、化學(xué)氣相沉積(CVD)、外延生長(zhǎng)和化學(xué)還原的方法。其中，化學(xué)還原方法以其工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、制備成本低、易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用，而備受業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注。采用化學(xué)還原方制備石墨烯是先將氧化石墨烯在合適的溶劑(通常是水，或者一些極性有機(jī)溶劑)中剝離，隨后用水合肼作為還原劑將剝離后的單層氧化石墨烯還原。但是水合肼毒性高、易爆炸，限制了其在石墨烯大規(guī)模工業(yè)化中的應(yīng)用。因此，尋找新的還原劑來(lái)替代水合肼成為化學(xué)還原方法制備石墨烯的關(guān)鍵。
近年來(lái)，人們已嘗試多種還原劑來(lái)制備石墨烯，如還原性糖類(葡萄糖)、維生素C、還原性單質(zhì)(鐵粉)以及硼氫化鈉等。這些還原劑為石墨烯的環(huán)境友好合成提供了可能。然而，上述方法存在還原反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，操作過(guò)程繁瑣等難題，仍難以滿足人們對(duì)石墨烯的現(xiàn)實(shí)需要，因此很有必要嘗試新的還原劑來(lái)制備石墨烯。
以硫代氨基脲(CH5N3S)為還原劑，通過(guò)還原氧化石墨(GO)制備出了石墨烯納米片(GNS)。所制備的GNS具有良好的結(jié)晶狀態(tài)，厚度約為0.64nm，并且在水溶液中具有較好的分散性。制備GNS納米片在3mol/LKOH電解質(zhì)溶液中的比電容量為75F/g。而且以硫代氨基脲(CH5N3S)為還原劑所制備的GNS納米片顯示出了良好的電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性。該制備方法簡(jiǎn)單易行，所制備的石墨烯納米片有望應(yīng)用于超級(jí)電容器電極材料。

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