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石墨烯小知识|成员介绍: 热度 5 wuyuefeng 2016-9-7 09:31; 《石墨烯学堂》第一讲通常而言，氧化石墨烯 (Grapheneoxide, GO) 来源于氧化石墨（ Graphiteoxide ）的剥离，例如常见的溶液相超声波剥离。 1859 年，Brodie第一次报道了氧化石墨制备的工作，采用发烟硝酸中加入KClO 3 来进行氧化获得了结构式为C 2.19 H 0.8 O 1.0 的分子式。然而这实际上不是单一分子的组成而是混合物的组分。近40年后Staudenmaier改进了Brodie的方法，采用浓硫酸和发烟硝酸的混合酸来氧化石墨，更快地完成了氧化反应获得了组分相近的氧化石墨（C/O接近2）。 1958 年 Hummers 和 Offeman 改进了氧化石墨的制备方法，以 KMnO 4 为氧化剂在浓硫酸条件下氧化石墨，将反应时间再次缩短。后续虽然有报道新的氧化石墨制备方法，例如引入磷酸 / 浓硫酸混合酸改进 Hummers 方法来氧化，可以快速获得氧化程度高的氧化石墨，水溶性更好。在氧化石墨制备方面主要就是上述三种思路。对于氧化石墨烯的结构，目前比较认可的观点是，石墨烯基底上有未被氧化的共轭芳环结构，以及氧化产生的含氧官能团包括环氧基，羟基，以及羧基结构，如图中左为 GO 结构，右为还原石墨烯 RGO 的结构示意图。 GO 与 RGO 的分子结构示意图一还原氧化石墨烯还原氧化石墨烯 (Reduced graphene oxide/rGO) 通常是预先经过氧化处理的石墨氧化物，采用化学还原、高温石墨化、电化学还原、溶剂热还原等方法进行脱氧处理，并修复其中的共轭结构。然而该过程很难完全脱氧修复出无缺陷的石墨烯，边界或者是面上往往会有含氧官能团残留。一种普遍认为的结构式见图 1-3 。图片来自互联网二石墨烷石墨烷（ graphane ）来自于石墨烯的加氢，每个碳原子旁引入一个氢原子；石墨烷类似石墨烯，是一种二维的烷烃，其名称也是根据有机化学的命名法则，意为饱和的碳氢化合物。相比与类金属的石墨烯，石墨烷本身是绝缘体，所以控制石墨烯上的加氢状态可以表现出半导体特征，因此在电子器件和晶体管领域有望获得巨大应用。此外，相比于化学性质较为稳定的石墨烯，含有 C-H 结构的石墨烷更受化学家们亲睐，提供了更多化学修饰改性的可能。当石墨烯上的氢化不完全时，称为氢化石墨烯（ hydrogenated graphene ，还原氧化石墨烯进行氢化也包括内）。氢化石墨烯能表现出一定的铁磁性和可根据氢化程度调控的能带结构。此外，由于可以发生可逆的氢化和脱氢，因而该材料也被认为是一种有前景的储氢材料。石墨烷与氟化石墨烯具有相同的骨架结构， sp3 杂化的碳三氟化石墨烯氟化石墨烯（ Fluorinated Graphene ）是在单原子层的石墨烯上，每一个碳原子旁引入一个氟，构成 sp 3 杂化形成 σ 键，同时碳与相邻的碳原子间也以 sp 3 杂化构成 σ 键。该材料 2010 年由来自英国曼彻斯特大学的 Rahul Raveendran-Nair 及其合作者制备成功。和石墨烯一样，氟化石墨烯有优良的机械强度，抗拉伸强度达到 100Nm -1 ，与石墨烯不同的是，这种材料具有宽能隙 3eV ，因此对可见光透明，并且该材料方阻 10 12 Ω ，是单原子层厚度的绝缘体。此外，该材料在空气中， 400 ℃的高温下也能稳定存在，类似特氟龙，可以称之为 “ 二维特氟龙 ” 。图片来自互联网值得一提的是，通过石墨直接氟化制得的氟化石墨已经商业化，用于润滑材料和电池的正极材料。因此，氟化石墨烯在未来有望展现优良的性能，并快速进入应用领域。此外，磺化石墨烯、氮掺杂石墨烯也是功能化石墨烯研究中报道较多的材料。要想知道更多石墨烯知识，扫一扫下方二维码，加入我们。; 个人分类: 石墨烯学堂|17438 次阅读|8 个评论

[转载]氟化石墨烯材料或可替代聚四氟乙烯: byfan 2010-11-11 19:40; 氟化石墨烯材料或可替代聚四氟乙烯英国曼彻斯特大学科学家海姆和诺沃肖洛夫因发明石墨烯而获得今年诺贝尔物理学奖。最近，他们领导的研究小组又利用石墨烯制成了一种稳定耐高温的新材料，可替代用于不粘锅的特氟龙材料，具有广泛应用前景。海姆和诺沃肖洛夫等人在新一期纳米科技刊物 SMALL 上报告说，他们对石墨烯进行氟化处理，获得了这种新材料。现在被广泛应用的特氟龙材料的化学名称是聚四氟乙烯，是由碳元素和氟元素组成的塑料；而石墨烯是由薄薄的一层碳原子组成的物质，对石墨烯进行氟化处理后得到的材料实际上就是只有一层原子结构的特氟龙。这种新材料同时具有石墨烯和特氟龙两种材料的优点。它像特氟龙那样化学性质稳定和耐高温，可以用于生产不粘锅和密封垫圈等产品；同时它又像石墨烯那样具有很高的强度和可用于生产半导体的电学性能。海姆说，两方面优点的结合使得这种材料具有广泛应用前景，它不会只是被作为更薄更轻的特氟龙替代物，而是可以用在任何需要超薄、高强度、化学性质稳定、耐高温涂层的场合，比如可以用于生产发光二极管中的超薄介质。（来源：新华网黄堃）更多阅读 SMALL 发表论文摘要（英文）; 个人分类: 网文集锦|1416 次阅读|0 个评论

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