石墨烯热暖项目可行性研究报告

第一章石墨烯热暖项目总论

第二章石墨烯热暖项目建设背景及必要性

第三章石墨烯热暖报告编写说明

第四章石墨烯热暖建设规模及产品方案

第五章石墨烯热暖项目节能分析

第六章石墨烯热暖环境保护

第七章石墨烯热暖项目进度规划

第八章石墨烯热暖投资估算与资金筹措

第九章石墨烯热暖经济效益分析

第十章石墨烯热暖项目评价

第一章项目总论

一、项目提出理由

过去一段时间，国外需求是我国产业结构升级的主导需求动力。随着我国人均GDP的不断提升，城乡居民收入大幅增长，国内市场需求不断扩张，居民消费升级趋势日益明显。因此，应该主动发挥国内市场需求的导向作用，通过引导居民消费升级推动国内产业结构优化调整。

英国《金融时报》刊文说，中国企业正开始主导过去30年来一直由韩国和日本制造商引领的锂离子电池行业。随着环保观念深入人心以及汽车制造商加大对电动车的投入，锂离子电池生产至少在未来10年内会是一项重要技术。研究机构基准矿业情报总经理西蒙?穆尔斯在接受新华社记者专访时表示，在全球电动车市场中，从小型电动自行车到大型纯电动汽车都在快速发展，中国锂离子电池行业正在占据世界领先地位。据基准矿业情报测算，2020年中国锂离子电池生产能力将占全球的62％，美国和韩国分别占22％和13％。此外，作为“中国制造2025”重点发展领域之一，在新旧动能转换之际，机器人产业成为新亮点之一。工信部数据显示，2016年中国工业机器人产量已经达到7.24万台，同比增长34.3％。目前已建成和在建的机器人产业园区超过40个，机器人企业数量超过800家。

二、项目基本情况

（一）项目名称

石墨烯热暖项目可行性研究报告

（二）项目选址

南通某某经济开发区

南通，江苏省地级市，位于江苏东南部，长江三角洲北翼，简称“通”，别称静海、崇州、崇川、紫琅、北上海，古称通州。南通是中国首批对外开放的14个沿海城市之一，长三角北翼经济中心、现代化港口城市和国家历史文化名城。东抵黄海，南望长江，与上海、苏州灯火相邀，西、北与泰州、盐城接壤，“据江海之会、扼南北之喉”，被誉为“北上海” 。南通集“黄金海岸”与“黄金水道”优势于一身，拥有长江岸线226公里，是江苏长江经济带重要组成部分。因涨沙冲积成洲，南通成陆至今已有5000多年的历史。自后周显德三年（956年），南通建城至今已有一千多年历史。辛亥革命后改通州为南通县，1983年，撤销南通地区，设立南通市。南通市下辖3区、2县，代管3个县级市，面积8544平方千米。在中国近代文化科教史上，南通创办第一所师范学校、第一座民间博物苑、第一所纺织学校、第一所刺绣学校、第一所戏剧学校、第一所中国人办的盲哑学校和第一所气象站等“七个第一”，被称为“中国近代第一城”。作为中国老龄化最高的城市，南通人口平均寿命达80.71岁，百岁寿星多达1031位，2014年5月，南通被国际自然医学会、世界长寿乡认证委员会授予全球首个“世界长寿之都”。2014年8月，南通成为江苏省第6个，全国第37个获批建设轨道交通的城市。

（三）项目承办单位

南通某某有限公司

2015-2017年主要财务指标一览表

二、项目建设方案

（一）项目产品

该项目产品为石墨烯热暖。

（二）项目建设原则

目前,中国制造业尚处于“工业2.0”后期。业内专家表示，“十三五”时

期，中国制造业必须走“工业2.0”补课、“工业3.0”普及、“工业4.0”示范的“并联式”发展道路，任务的复杂性和艰巨性可想而知。不少业内专家认为，中国制造向“智造”攀升，还需坚守和弘扬工匠精神，把缩小与世界制造强国的差距，视为发展和赶超的强大动力。他们表示，制造业是创新的主战场，也是供给侧结构性改革的重要抓手，还需要“有效市场+有为政府”来体系化地推进。例如，创新财政资金使用方式，加大各级财政投入，以此加大对制造业的支持力度。此外，还需完善配套制度，抓好共性技术协同创新体系，加强创新平台的公益性建设。惟有如此，才能尽快补齐我国制造业短板，如期在2025年跨入世界制造强国行列。

新兴产业因其产业链较长，具有牵一发而动全身的特点，可以说每一项重大技术的突破都会带动整个行业的转型升级，但要注意的是，新兴产业由于其自身的特殊性，决定了它在发展过程中对于科研投入，人才培养，人才引进，重大科研技术转化等方面的高标准与高要求，因此对于我国战略性新兴产业中的部分短板，尤其是高尖端人才队伍的培养与技术突破，后续依然需要下大力气推进。

（三）项目建设方案

项目拟定建设区域属于工业项目建设占地规划区，建设区总用地面积20740.1平方米（折合约31.11亩），代征公共用地面积850.34平方米，净用地面积19889.76平方米（红线范围折合约29.83亩），土地综合利用率100%；项目建设遵循“合理和集约用地”的原则，按照石墨烯热暖行业生产规范和要求

进行科学设计、合理布局，符合石墨烯热暖制造和经营的规划建设要求。

该工程规划建筑系数71.31%，建筑容积率1.02，建设区域绿化覆盖率6.86，办公及生活服务设施用地所占比重4.8%，固定资产投资强度4108.74万元/公顷，建设场区土地综合利用率100%；根据测算，本期工程项目建设完全符合《工业项目建设用地控制指标》（国土资发【2008】24号）文件规定的具体要求。

本期工程项目净用地面积19889.76平方米，建筑物基底占地面积14183.4平方米，总建筑面积20309.46平方米，其中：规划建设主体工程15450.38平方米，仓储设施面积2645.34平方米（其中：原辅材料仓储设施1551.4平方米，成品贮存设施1093.94平方米），办公用房1193.4平方米，职工宿舍457.46平方米，其他建筑面积562.88平方米（含部分公用工程和辅助工程）；根据测算：本期工程项目不计容建筑面积0平方米，计容建筑面积20309.46平方米；项目规划绿化面积1364.44平方米，场区停车场和道路及场地硬化占地面积3768.5平方米；土地综合利用面积19889.76平方米。

建筑工程投资一览表

四、投资计划

根据谨慎财务测算，项目总投资14033.55万元，其中：固定资产投资8170.92万元，占项目总投资的58.22%；流动资金5862.63万元，占项目总投资的41.78%。在固定资产投资中，建设投资8088.84万元，占项目总投资的57.64%；其中：建筑工程投资3255.04万元，占项目总投资的23.19%；设备购置费3815.21万元，占项目总投资的27.19%；安装工程费114.45万元，占项目总投资的0.82%；工程建设其他费用784.6万元，占项目总投资的5.59%（其中：土地使用权费608.2万元，占项目总投资的4.33%）；预备费119.54万元，占项目总投资的0.85%。建设期固定资产借款利息82.08万元，占项目总投资的0.58%。某某有限公司计划自筹资金（资本金）8198.41万元，占项目总投资的58.42%；申请银行借款总额4428.11万元，占项目总投资的31.55%（项目建设期申请银行固定资产借款2669.32万元，占项目总投资的19.02%。

五、经济效益分析

项目建成投入正常运营后主要生产石墨烯热暖类产品，根据谨慎财务测算，预期达纲年营业收入33500.77万元，总成本费用28954.27万元，税金及附加153.2万元，利润总额4393.3万元，利税总额5959.26万元，税后净利润3294.97万元，达纲年纳税总额2664.29万元；达纲年投资利润率31.31%，投资利税率42.46%，投资回报率23.48%，项目盈亏平衡点56.46%，全部投资财务内部收益率26.18%，财务净现值5300.675.875.87年，总投资收益率32.87%，资本金净利润率53.59%；提供就业职位335个，达纲年综合节能量6.68吨标准煤/年，项目总节能率19.99%，具有显著的经济效益、社会效益和节能效益。

六、节能分析

“石墨烯热暖项目”在设计过程中，对生产工艺、电气设备、建筑等方面采取有效节能措施，年用电量213556.2千瓦?时，年总用水量5654.12立方米，年消耗天然气10标准立方米，项目年综合总耗能量（当量值）26.74吨标准煤/年；工业产值综合能耗0.8千克标准煤/万元，单位现价增加值综合能耗3.76千克标准煤/万元，单位营业收入电耗6.37千瓦?时/万元，低于2017年南通、南通单位GDP能耗和单位现价增加值能耗。根据测算，与其他备选生产工艺技术相比，达纲年综合节能量6.68吨标准煤/年，项目总节能率19.99%，因此，该项目属于能源利用效果较好的项目。

六、环保和清洁生产

资源综合利用是战略性新兴产业的重要组成部分，是推动资源利用方式根本转变、大力节约集约利用能源资源、发展循环经济的有效手段,是落实工业绿色发展要求的坚实保障，也是解决工业领域资源不当处置与堆存所带来的环境污染和安全隐患的治本之策。深入推进资源综合利用，将有力地促进经济发展从低成本要素投入、高生态环境代价的粗放模式向创新发展和绿色发展双轮驱动模式转变，能源资源利用从低效率、高排放向高效、绿色、安全转型。“十三五”时期经济建设和生态文明建设要协调推进，资源综合利用在其中发挥着必不可少的重要作用，要加大工业资源综合利用力度，持续推动循环经济发展。

六、项目综合评价

本期工程项目总投资14033.55万元，其中：建设投资8088.84万元，建设期固定资产借款利息82.08万元，流动资金5862.63万元；经测算分析，项目建成投产后达纲年营业收入33500.77万元，总成本费用28954.27万元，年利税总额5959.26万元，其中：税后净利润3294.97万元；纳税总额2664.29万元，其中：增值税1412.76万元，税金及附加153.2万元，年缴纳企业所得税1098.33万元；年利润总额4393.3万元，税后财务内部收益率26.18%，全部投资回收期5.87年，固定资产投资回收期3.42年，本期工程项目可以取得较好的经济效益。

本期工程项目通过对主要生产工艺和设备从投资经济性和先进性两方面进行综合比较、分析，选用的设备均具有当今国内外先进水平，具有生产效率高、性能稳定可靠等优点。

“十三五”时期重要战略机遇期的判断，是我们党坚持解放思想、实事求是、与时俱进，以战略思维和世界眼光作出的。从国际环境看，尽管国际金融危机给世界经济造成深度冲击，世界经济增长速度减缓，各种形式的保护主义抬头，气候变化、能源资源安全、公共卫生安全等全球性问题更加突出，国际和地区热点问题此起彼伏，但和平、发展仍是当今时代的两大主题，世界多极化和经济全球化深入发展，国际力量对比继续朝着有利于世界和平与发展的方向演化，我国同各大国、周边国家、发展中国家等的新型国际关系持续平稳发展，各国加强对华经济技术合作的意愿进一步增强，我国国际影响力和国际地位明显提高，相对稳定的外部环境总体上有利于我国集中精力搞建设、谋发展。

七、项目主要经济指标分析

主要经济指标一览表

第二章项目建设背景及必要性

一、项目建设背景

国际经验表明，在工业化早期阶段，实现高速增长相对容易，而从中等收入阶段向高收入阶段的过渡中，发展的难度明显增大，只有少数经济体能成功跨越这一关口。我国经过长期努力，经济发展取得历史性成就、发生历史性变革，形成了世界上人口最多的中等收入群体，但同时也面临不少困难和挑战。推动高质量发展，正是我国跨越关口、攻坚克难、应对挑战的一剂“对症良药”。

中国未来新型产业体系应该是面向未来的带有中国社会制度文化、自然资源禀赋、人力资源、消费需求倾向、技术发展路径、生态环境等特色的、基于新的比较优势基础的、可持续科学发展的先进的具有国际竞争力的现代产业体系，具有资源节约、环境友好、自我发展、信息技术复合、价值链优化、内外向结合、开放先进等特征。从目前主要依赖的自然资源禀赋、劳动力成本廉价、自然环境损害、人民币币值等条件在国际市场上创造产品竞争优势的现行产业体系，转变为面向未来基于知识与人力资本新的比较优势基础的、可持续科学发展的、先进的新产业体系，为中国经济与社会的和谐发展奠定长期的可靠的产业基础。

按照智能转型、绿色发展、安全可控的要求，推进企业装备自动化、数字化、智能化升级，把南通建成全国领先的智能装备应用示范城市。具体发展目标如下：到2016年底，全市企业技术改造占工业投入比重达到65%，设备投资

占工业投资比重达到60%以上。全市规模以上企业关键工序核心装备数控化率达到50%以上；创建20个示范智能车间。自主研制首台（套）重大智能制造装备及生产线20个以上。到“十三五”末，全市企业技术改造占工业投入比重达到70%，设备投资占工业投资比重达到65%以上。全市规模以上企业生产装备智能化水平大幅提升，关键工序核心装备数控化率超过80%，广泛建立面向生产全流程、管理全方位、产品全生命周期的智能制造新模式，创建10家示范智能工厂、100个示范智能车间。自主研制首台（套）重大智能制造装备及生产线100个以上。

二、项目建设必要性分析

中小企业发展面临的最主要困难还是发展空间和投资机会减少。“十三五”期间仍然处于新常态阶段,经济增长速度难有明显回升,大中型企业规模化扩张的空间有限,将不得不进行发展方式的转变,其转变的一个道路是产品升级,向价值链高端提升,另一个途径是向上下游延伸,扩张其产品空间,这样,原来不少大中型企业不愿做、不屑做的领域现在都要涉足,加大了中小企业的竞争压力。

鼓励和支持民营企业参与研发制造高档数控机床与工业机器人、增材制造装备等关键技术装备及《中国制造2025》十大领域急需的专用生产设备及测试装备、生产线及检测系统等关键短板装备，培育和提升民营企业智能制造系统集成服务能力。

“十二五”期间，开展了第一批工业固体废物综合利用基地建设试点工作，确定了河北省承德市、山西省朔州市、江西省丰城市等12个工业固体废物综合

利用基地建设试点地区，通过试点推动了工业固废综合利用，促进了重点地区产业规范化、规模化发展。“十三五”要在总结第一批基地建设试点经验的基础上，围绕大宗工业固废及主要再生资源，选择产业集聚和示范效应明显的地区，扩大基地建设试点范围，依托基地建设，实施一批示范性强、辐射力大的重点项目，打造完整的工业固体废物综合利用产业链。

第三章报告编写说明

作为投资决策前必不可少的关键环节，可行性研究报告是在前一阶段的可行性研究报告获得审批通过的基础上，主要对项目市场、技术、财务、工程、经济和环境等方面进行精.确系统、完备无遗的分析，完成包括市场和销售、规模和产品、厂址、原辅料供应、工艺技术、设备选择、人员组织、实施计划、投资与成本、效益及风险等的计算、论证和评价，选定最佳方案，依此就是否应该投资开发该项目以及如何投资，或就此终止投资还是继续投资开发等给出结论性意见，为投资决策提供科学依据，并作为进一步开展工作的基础。

第四章建设规模及产品方案

一、建设规模及主要内容

本期工程项目规划总用地面积20740.1平方米（折合约31.11亩），其中：代征公共用地面积850.34平方米，净用地面积19889.76平方米（红线范围折合约29.83亩）；计划建设主体工程和办公等配套设施，项目建（构）筑物主

石墨烯论文正稿

石墨烯研究进展雷洪（中国矿业大学化工学院江苏徐州 221116）摘要：石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，由于碳原子组成的特殊结构使得石墨烯拥有一系类特殊性能，包括特殊的导热性质，电学性质，力学性质等等。特殊的性质使得石墨烯有在很多领域发展的潜力，因此引起了科学界的广泛关注，本文介绍了石墨烯的一些制备方法，性质和应用领域。关键词：石墨烯制备方法特性应用领域 Advances in graphene research LEI hong (China University of Mining and technology，SCET Xuzhou Jiangsu 221116) Abstract：Graphene is a new material consisting of a single layer of carbon atoms sheet structure，Because of the special structure of carbon atoms makes graphene has a series of special class performance，Including special thermal properties，electrical properties and mechanical properties, etc. Special properties make graphene has the potential in many areas of development，so，it attracted wide attention in the scientific community. This article describes some of graphene preparation methods properties and applications. Keywords：graphene preparation methods properties application areas 0引言自2004年Novoselov，K．S．等使用微机械剥离法从高定向热解石墨上剥离观测到石墨烯（Graphene）以来，碳元素同素异形体又增加了新的一员.随着2010年诺贝尔物理奖颁给英国曼彻斯特大学51岁的俄裔荷籍教授安德烈.海姆和曾是他的博士生36岁的俄裔英、俄双重国籍的教授康斯坦丁.诺沃肖洛夫之后，“石墨烯”这一专业名词突然进入人们的眼帘，其独特的性能和优良的性质引起了研究人员的极大关注，掀起了一波石墨烯的研究高潮。碳原子呈六角形网状键合的材料“石墨烯”具有很多出色的电特性、热特性以及机械特

石墨烯基本特性

2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，用高度定向的热解石墨首次获得了独立存在的高质量石墨烯，打破了传统的物理学观点:二维晶体在常温下不能稳定存在。两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯是一种碳原子分布在二维蜂巢晶体点阵上的单原子层晶体。被认为是构建所有其他维数石墨材料的基本单元，它可以包裹成零维的富勒烯，卷曲成一维的碳纳米管或者堆垛成三维的石墨，如图所示。石墨烯晶体C-C键长为0.142nm，每个碳原子4 个价电子中的3 个通过σ键与临近的3个碳原子相连，S、Px 和Py3个杂化轨道形成强的共价键合，组成sp2杂化结构。这些σ键赋予了石墨烯极其优异的力学性质和结构刚性。拉伸强度高达130Gpa，破坏强度为42N/m，杨氏模量为1.0TPa,断裂强度为125Gpa 与碳纳米管相当。石墨烯的厚度仅为0.35nm左右，是世界上最薄的二维材料。石墨烯一层层叠起来就是石墨，厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。铅笔在纸上轻轻划过，留下的痕迹就可能是几层甚至仅仅一层石墨烯。（百度百科）石墨烯的硬度比最好的钢铁强100倍，甚至还要超过钻石，是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料。

石墨烯结构示意图（10）石墨烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机。传统的半导体和导体，例如硅和铜，由于电子和原子的碰撞，传统的半导体和导体用热的形式释放了一些能量，2013年一般的电脑芯片以这种方式浪费了72%-81%的电能。而在石墨烯中，每个碳原子都有一个垂直于碳原子平面的σz轨道的未成键的p电子，在晶格平面两侧如苯环一样形成高度巡游的大π键，可以在晶体中自由高效的迁移，且运动速度高达光速的1/300，电子能量不会被损耗，赋予了石墨烯良好的导电性。晶格平面两侧高度巡游的大π键电子又使其具有零带隙半导体和狄拉克载流子特性宽

石墨烯介绍

1石墨烯概述-结构及性质 1.1 石墨烯的结构石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化连接形成的单原子层二维晶体，碳原子规整的排列于蜂窝状点阵结构单元之中，如图1所示。每个碳原子除了以σ键与其他三个碳原子相连之外，剩余的π电子与其他碳原子的π电子形成离域大π键，电子可在此区域内自由移动，从而使石墨烯具有优异的导电性能。同时，这种紧密堆积的蜂窝状结构也是构造其他碳材料的基本单元，如图2所示，单原子层的石墨烯可以包裹形成零维的富勒烯，单层或者多层的石墨烯可以卷曲形成单壁或者多壁的碳纳米管。图1 石墨烯的结构示意图图2石墨烯：其他石墨结构碳材料的基本构造单元，可包裹形成零维富勒烯，卷曲形成一维碳纳米管，也可堆叠形成三维的石墨 1.2石墨烯的性质石墨烯独特的单原子层结构，决定了其拥有许多优异的物理性质。如前所述，石墨烯中的每个碳原子都有一个未成键的π 电子，这些电子可形成与平面垂直的π轨道，π 电子可在这种长程π 轨道中自由移动，从而赋予了石墨烯出色的导电性能。研究表明室温下载流子在石墨烯中的迁移率可达到15000cm2/(V·s)，相当于光速的1/300，在特定条件，如液氦的温度下，更是可达到250000cm2/(V·s)，远远超过其他半导体材料，如锑化铟、砷化镓、硅半

导体等。这使得石墨烯中的电子的性质和相对论性的中微子非常相似。并且电子在晶格中的移动是无障碍的，不会发生散射，使其具有优良的电子传输性质。同时，石墨烯独特的电子结构还使其表现出许多奇特的电学性质，比如室温量子霍尔效应等。由于石墨烯中的每个碳原子均与相邻的三个碳原子结合成很强的σ 键，因此石墨烯同样表现出优异的力学性能。最近，哥伦比亚大学科学家利用原子力显微镜直接测试了单层石墨烯的力学性能，发现石墨烯的杨氏模量约为1100GPa，断裂强度更是达到了130GPa，比最好的钢铁还要高100 倍。石墨烯同样是一种优良的热导体。因为在未掺杂石墨中载流子密度较低，因此石墨烯的传热主要是靠声子的传递，而电子运动对石墨烯的导热可以忽略不计。其导热系数高达5000W/(m·K), 优于碳纳米管，更是比一些常见金属，如金、银、铜等高10 倍以上。除了优异的传导性能及力学性能之外，石墨烯还具有一些其他新奇的性质。由于石墨烯边缘及缺陷处有孤对电子，使石墨烯具有铁磁性等磁性能。由于石墨烯单原子层的特殊结构，使石墨烯的理论比表面积高达2630m2/g。石墨烯也具备独特的光学性能，单层石墨烯在可见光区的透过率达97%以上。这些特性使石墨烯在纳米器件、传感器、储氢材料、复合材料、场发射材料等重要领域有着广泛的应用前景。图3石墨烯的应用 2石墨烯聚酯复合材料的制备方法由于石墨烯优异的性质以及低的成本，石墨烯作为聚合物纳米填料被广泛报道。为了获得优异性能的聚合物/石墨烯复合材料，首先要保证石墨烯在聚合物基体中均匀分散。石墨烯的分散与制备方法、石墨烯表面化学、橡胶种类以及石墨烯-橡胶界面有着密切关系。聚合物/石墨烯复合材料的制备方法主要有溶液共混、熔体加工、原位聚合和乳液共混四种方法。 2.1 溶液共混法溶液共混法主要是采用聚合物本身聚合体系的有机溶剂,充分分散石墨烯于体系中，随着体系聚合反应进行，最后石墨烯均匀分散并充分结合于聚合物基体中，得到石墨烯/聚合物复合材料的一种方法。通常先制备氧化石墨烯作为前驱体,对其进行功能化改性使之能在聚合体系溶剂中分散，还原后与聚合物进行溶液共混，从而制备石墨烯/聚合物复合材料。通过溶液共混制备复合材料的关键是将石墨烯及其衍生物均匀分散在能溶解聚合物的溶剂中。

石墨烯(论文)

石墨烯的制备,特征,性能及应用的研究内蒙古工业大学化学工程与工艺徐涛 010051 摘要: 石墨烯是目前发现的唯一存在的二维自由态原子晶体, 它是构筑零维富勒烯、一维碳纳米管、三维体相石墨等sp2 杂化碳的基本结构单元, 具有很多奇异的电子及机械性能。因而吸引了化学、材料等其他领域科学家的高度关注。本文介绍了近几年石墨烯的研究进展, 包括石墨烯的合成、去氧化、化学修饰及应用前景等方面的内容。石墨烯由于其特殊的电学、热学、力学等性质以及在纳米电子器件、储能材料、光电材料等方面的潜在应用,引起了科学界新一轮的碳! 热潮。分析了近1 年来发表在Science、Nature 等期刊上的关于石墨烯的论文, 对石墨烯制备、表征及应用方面的最新进展进行了综述, 并对各种制备技术及表征手段进行了分析评价。关键字: 石墨烯, 制备, 表征, 应用, 石墨烯氧化石墨烯(GO) 功能化石墨烯传感器碳是最重要的元素之一，它有着独特的性质，是所有地球生命的基础。纯碳能以截然不同的形式存在，可以是坚硬的钻石，也可以是柔软的石墨。碳材料是一种地球上较普遍而特殊的材料, 它可以形成硬度较大的金刚石, 也可以形成较软的石墨. 近20 年来, 碳纳米材料一直是科技创新的前沿领域, 1985 年发现的富勒烯[1]和1991 年

发现的碳纳米管(CNTs)[2]均引起了巨大的反响, 兴起了研究热潮. 2004 年, Manchester 大学的Geim 小组[3]首次用机械剥离法获得了单层或薄层的新型二维原子晶体——石墨烯. 石墨烯的发现, 充实了碳材料家族,形成了从零维的富勒烯、一维的CNTs、二维的石墨烯到三维的金刚石和石墨的完整体系. 石墨烯是由碳原子以sp2 杂化连接的单原子层构成的, 其基本结构单元为有机材料中最稳定的苯六元环, 其理论厚度仅为0.35 nm, 是目前所发现的最薄的二维材料[3]. 石墨烯是构成其它石墨材料的基本单元, 可以翘曲变成零维的富勒烯, 卷曲形成一维的CNTs[4-5]或者堆垛成三维的石墨(图1). 这种特殊结构蕴含了丰富而奇特的物理现象, 使石墨烯表现出许多优异的物理化学性质, 如石墨烯的强度是已测试材料中最高的, 达130 GPa[6], 是钢的100 多倍; 其载流子迁移率达1.5×104 cm2〃V-1〃s-1 [7], 是目前已知的具有最高迁移率的锑化铟材料的2 倍, 超过商用硅片迁移率的10 倍, 在特定条件下(如低温骤冷等), 其迁移率甚至可高达2.5×105 石墨烯的热导率可达5×103W〃m-1〃K-1, 是金刚石的3 倍[. 另外, 石墨烯还具有室温量子霍尔效应(Hall effect)[10]及室温铁磁性[11]等特殊性质. 石墨烯的这些优异性引起科技界新一轮的“碳”研究热潮, 已有一些综述性文章从不同方面对石墨烯的性质进行了报道.,本文仅根据现有的文献报道对石墨烯的制备方法、功能化以及在化学领域中的应用作一综述

基于石墨烯的材料化学进展

檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵殝殝殝殝综合评述基于石墨烯的材料化学进展徐超陈胜汪信*（软化学与功能材料教育部重点实验室，南京理工大学南京210094）摘要阐述了石墨烯材料化学的最新研究进展，主要包括石墨烯的化学制备、表面修饰及基于石墨烯的复合材料。在基于石墨烯的纳米复合材料方面，着重介绍了石墨烯与有机高聚物、无机纳米粒子以及其它碳基材料的复合物，同时展望了这些材料在相关领域中的应用前景。关键词石墨烯，表面修饰，复合材料中图分类号：O613．7文献标识码：A 文章编号：1000-0518（2011）01-0001-09DOI ：10．3724/SP．J．1095．2011．002052010-04-09收稿，2010-06-02修回国家自然科学基金委员会-中国工程物理研究院NSAF 联合基金（10776014）资助项目通讯联系人：汪信，教授；Tel ：025-********；E-mail ：wxin@public1．ptt．js．cn ；研究方向：无机纳米材料化学石墨烯［1］是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的碳质材料，它可看作是构建其它维数碳质材料（如零维富勒烯、一维纳米碳管、三维石墨）的基本单元（Scheme 1）。石墨烯具有许多奇特而优异的性能：如杨氏模量（约1100GPa ）、热导率（约5000J /（m ·K ·s ））、载流子迁移率（2?105cm 2/（V ·s ））以及比表面积（理论计算值2630m 2/g ）等均比较高，还具有分数量子霍尔效应、量子霍尔铁磁性和激子带隙等现象［2］。这些优异的性能和独特的纳米结构，使石墨烯成为近年来广泛关注的焦点［3］。基于石墨烯的纳米复合材料在能量储存、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许多优良性能，具有广阔的应用前景［3-5］。本文将从材料化学的角度对石墨烯的制备合成、表面修饰、基于石墨烯的纳米复合材料及其性能等方面进行简要的综述［6-7］。Scheme 1Schematic diagrams of Graphene （a ），Fullerene （b ），Carbon nanotube （c ）and Graphite （d ）1石墨烯的制备石墨烯［1］的制备最早采用的是机械剥离法，即利用胶带粘贴石墨后再转移到硅片上［8］，随后出现第28卷第1期应用化学Vol．28Iss．12011年1月CHINESE JOURNAL OF APPLIED CHEMISTRY Jan．2011

石墨烯性能简介

第一章石墨烯性能及相关概念 1 石墨烯概念石墨烯（Graphene）是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。石墨烯狭义上指单层石墨，厚度为0.335nm，仅有一层碳原子。但实际上，10层以内的石墨结构也可称作石墨烯，而10层以上的则被称为石墨薄膜。单层石墨烯是指只有一个碳原子层厚度的石墨，碳原子-碳原子之间依靠共价键相连接而形成蜂窝状结构。完美的石墨烯具有理想的二维晶体结构，由六边形晶格组成，理论比表面积高达2.6×102m2 /g。石墨烯具有优异的导热性能(3×103W/(m?K))和力学性能(1.06×103 GPa)。此外，石墨烯稳定的正六边形晶格结构使其具有优良的导电性，室温下的电子迁移率高达1.5×104 cm2 / (V·s)。石墨烯特殊的结构、突出的导热导电性能和力学性能，引起科学界巨大兴趣，成为材料科学研究热点。石墨烯结构图

2 石墨烯结构石墨烯指仅有一个原子尺度厚单层石墨层片，由 sp2 杂化的碳原子紧密排列而成的蜂窝状晶体结构。石墨烯中碳 -碳键长约为 0.142nm。每个晶格内有三个σ键，连接十分牢固形成了稳定的六边状。垂直于晶面方向上的π键在石墨烯导电的过程中起到了很大的作用。石墨烯是石墨、碳纳米管、富勒烯的基本组成单元，可以将它看做一个无限大的芳香族分子，平面多环烃的极限情况就是石墨烯。形象来说，石墨烯是由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构，看上去就像一张六边形网格构成的平面。在单层石墨烯中，每个碳原子通过 sp2 杂化与周围碳原子成键给构整流变形，每一个六边单元实际上类似苯环，碳原子都贡献出个一个未成键电子。单层石墨烯厚度仅0.35nm ，约为头发丝直径的二十万分之一。石墨烯的结构非常稳定，碳原子之间连接及其柔韧。受到外力时，碳原子面会发生弯曲变形，使碳原子不必重新排列来适应外力，从而保证了自身的结构稳定性。石墨烯是有限结构，能够以纳米级条带形式存在。纳米条带中电荷横向移动时会在中性点附近产生一个能量势垒，势垒随条带宽度的减小而增大。因此，通过控制石墨烯条带的宽度便可以进一步得到需要的势垒。这一特性是开发以石墨烯为基础的电子器件的基础。

石墨烯基础知识简介

1.石墨烯（Graphene）的结构石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢状晶格的平面薄膜，是一种只有一个原子层厚度的二维材料。如图1.1所示，石墨烯的原胞由晶格矢量a1和a2定义每个原胞内有两个原子，分别位于A和B的晶格上。C原子外层3个电子通过sp2杂化形成强σ键（蓝），相邻两个键之间的夹角120°，第4个电子为公共，形成弱π键（紫）。石墨烯的碳-碳键长约为0.142nm，每个晶格内有三个σ键，所有碳原子的p轨道均与sp2杂化平面垂直，且以肩并肩的方式形成一个离域π键，其贯穿整个石墨烯。如图1.2所示，石墨烯是富勒烯（0维）、碳纳米管（1维）、石墨（3维）的基本组成单元，可以被视为无限大的芳香族分子。形象来说，石墨烯是由单层碳原子紧密堆积成的二维蜂巢状的晶格结构，看上去就像由六边形网格构成的平面。每个碳原子通过sp2杂化与周围碳原子构成正六边形，每一个六边形单元实际上类似一个苯环，每一个碳原子都贡献一个未成键的电子，单层石墨烯的厚度仅为0.335nm，约为头发丝直径的二十万分之一。图 1.1（a）石墨烯中碳原子的成键形式（b）石墨烯的晶体结构。图1.2石墨烯原子结构图及它形成富勒烯、碳纳米管和石墨示意图石墨烯按照层数划分，大致可分为单层、双层和少数层石墨烯。前两类具有

相似的电子谱，均为零带隙结构半导体（价带和导带相较于一点的半金属），具有空穴和电子两种形式的载流子。双层石墨烯又可分为对称双层和不对称双层石墨烯，前者的价带和导带微接触，并没有改变其零带隙结构；而对于后者，其两片石墨烯之间会产生明显的带隙，但是通过设计双栅结构，能使其晶体管呈示出明显的关态。单层石墨烯（Graphene）：指由一层以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子构成的一种二维碳材料。双层石墨烯（Bilayer or double-layer graphene）：指由两层以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式（包括AB堆垛，AA堆垛，AA‘堆垛等）堆垛构成的一种二维碳材料。少层石墨烯（Few-layer or multi-layer graphene）：指由3-10层以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式（包括ABC 堆垛，ABA堆垛等）堆垛构成的一种二维碳材料。石墨烯（Graphenes）：是一种二维碳材料，是单层石墨烯、双层石墨烯和少层石墨烯的统称。由于二维晶体在热力学上的不稳定性，所以不管是以自由状态存在或是沉积在基底上的石墨烯都不是完全平整，而是在表面存在本征的微观尺度的褶皱，蒙特卡洛模拟和透射电子显微镜都证明了这一点。这种微观褶皱在横向上的尺度在8~10nm 范围内，纵向尺度大概为 0.7~1.0nm。这种三维的变化可引起静电的产生，所以使石墨单层容易聚集。同时，褶皱大小不同，石墨烯所表现出来的电学及光学性质也不同。图1.3 单层石墨烯的典型构象除了表面褶皱之外，在实际中石墨烯也不是完美存在的，而是会有各种形式的缺陷，包括形貌上的缺陷（如五元环，七元环等）、空洞、边缘、裂纹、杂原子等。这些缺陷会影响石墨烯的本征性能，如电学性能、力学性能等。但是通过一些人为的方法，如高能射线照射，化学处理等引入缺陷，却能有意的改变石墨烯的本征性能，从而制备出不同性能要求的石墨烯器件。 2.石墨烯的性质 2.1 力学特性

毕业论文外文翻译-负载银的掺氮石墨烯概论

学号：10401604 常州大学毕业设计（论文）外文翻译（2014届）外文题目Easy synthesis of nitrogen-doped graphene– silvernanoparticle hybrids by thermal treatment of graphiteoxide with glycine and silver nitrate 译文题目通过水热处理氧化石墨烯、甘氨酸和硝酸银简便地合成掺氮石墨烯-银纳米粒子复合物外文出处CARBON50(2012)5148–5155 学生王冰学院石油化工学院专业班级化工106 校内指导教师罗士平专业技术职务副教授校外指导老师专业技术职务二○一四年二月

通过水热处理氧化石墨烯、甘氨酸和硝酸银简便地合成氮杂石墨烯-银纳米粒子杂合物 Sundar Mayavan,Jun-Bo Sim,Sung-Min Choi 摘要：氮杂石墨烯-银纳米粒子杂合物在500℃通过水热处理氧化石墨烯（GO）、甘氨酸和硝酸银制得。甘氨酸用于还原硝酸根离子，甘氨酸和硝酸根混合物在大约200℃分解。分解的产物可作为掺杂氮的来源。水热处理GO、甘氨酸和硝酸银混合物在100℃可形成银纳米粒子，200℃时GO还原，300℃时产生吡咯型掺氮石墨烯，500℃时生成吡咯型掺氮石墨烯。合成物质中氮原子所占百分比为13.5%.在合成各种纳米金属粒子修饰的氮杂石墨烯方面，该合成方法可能开辟了一个新的路径，其在能量储存和能量转换设备方面很有应用价值。 1.引言石墨烯是所有石墨材料的基本构件，其蜂窝状晶格由单层碳原子排列而成。它表现出与结构有关的独特电子、机械和化学性质，具有较高的比表面积（2630-2965m2g-1）[1–3]。化学掺杂杂原子石墨烯像掺杂氮原子，极大地引起了人们的兴趣，因其在传感器、燃料电池的催化剂和锂离子电池的电极等方面具有应用潜力[4–6]。氮原子的掺杂改变了石墨烯的电子特性和结构特性，导致其电子移动性更强，产生更多的表面缺位。氮原子上孤对电子的存在改进了石墨烯的活性和催化性能。在碱性条件下，与已商业化的Pt催化剂相比，掺氮石墨烯（NG）在氧化还原反应（ORR）中活性更高，稳定性更强[5]。因掺氮石墨烯中氮原子电子接受能力较高，其可以创造出碳正粒子促进氧的吸附，所以NG 在ORR反应中表现出较高的活性。Pt纳米粒子负载在NG上比负载未掺杂石墨烯上催化电化学反应时活性和稳定更高。Pt负载在NG上比负载在石墨烯上具有更高的能量密度，因为它增加了NG的导电性，提高了对Pt的吸附力[7]。最近有报道，在NG上长出的CO3O4纳米晶体催化剂具有较高的氧化还原活性[8]，这增加了NG催化剂的应用前景。 NG的合成方法主要有化学气相沉积法（CVD）、在氮前驱体存在的石墨烯弧光放电法、激光烧蚀、氮或氨等离子处理法[9-11]。所有这些合成方法各有特点，但均能耗高、使用昂贵的设备、反应条件苛刻、处理特殊、反应步骤多。本文以氧化石墨烯（GO）为原料，提出了一种简单的合成氮杂石墨烯-Pt纳米粒子杂合物的方法。水热法处理GO、甘氨酸（GLY）和硝酸银制备上述杂合物。甘氨酸作为辅助原料，以减少硝酸根离子的用量，使用甘氨酸-硝酸盐混合物在150~200℃发生分解反应。分解产物作为掺杂氮的来源，同时还原表面氧官能团。与Pt负载在未掺杂石墨烯上，NG-纳米粒子杂合物显示出了良好的活性和电催化稳定性。 2.实验部分 2.1NG-Ag催化剂的合成先采用改进的Hummers方法以天然石墨粉为原料制备GO。X射线衍射和热重分析法证实所合成物质为氧化石墨烯[12,13]。GO与甘氨酸、硝酸盐（硝酸银或硝酸钯）按重量比1：2：2的比例溶解于水中。混合物超声处理两个小时，然后倒入氧化铝坩埚。在

石墨烯相变材料论文

石墨烯相变材料的研究摘要：随着热管理及热存储技术的发展，储热技术逐渐扮演着越来越重要的角色，于此同时寻找高性能的储热材料也成为了研究热潮。近年来，相变材料的发展为储热技术带来了福音，相比于其他热导率低，储热性能差的储热材料，相变材料有着天然的优势。而在相变材料中，石墨烯相变材料是如今发现的储热性能最优异的相变材料，通过将石墨烯作为填充材料，相变材料的储热能力大大提升。关键词：热存储相变材料储热材料石墨烯前言：在热能的存储和利用过程中，常常存在于在供求之间在时间上和空间上不匹配的矛盾，如太阳能的间歇性，电力负荷的峰谷差，周期性工作的大功率器件的散热和工业余热利用等。相变储能材料通过材料相变时吸收或释放大量热量实现能量的储存和利用，可有效解决能量供求在时间和空间上不匹配的矛盾。因此，相变储能技术被广泛应用于具有间歇性或不稳定性的热管理领域，如航空航天大功率器件的管理，周期性间歇式电子工作器件的散热，太阳能利用，电力的“移峰填谷”，工业废热余热的回收利用，民用建筑的采暖及空调的节能领域等。近年来，相变储能技术成为能源科学和材料科学领域中一个十分活跃的前沿研究方向。相变储能材料具有储能密度大储能释能过程近似恒温的特点。但多数相变储能材料存在热导率低，换热性能差等缺点。采用具有高导热，低密度，耐腐蚀和化学稳定性好等优点的碳材料对其进行强化传热，可有效提高系统换热效率。常用的固-液定型相变储能材料实际上是一类复合相变材料，主要是由两种成分组成：一是工作物质；二是载体基质。工作物质利用它的固-液相变进行储能工作物质可以是各种相变材料，如石蜡，硬脂酸，水合盐，无机盐和金属及其合金材料。载体基质主要是用来保证相变材料的不流动性和可加工性，并对其进行强化传热。石墨烯是一种新型碳材料，它具有由单层碳原子紧密堆积而成的二维蜂窝状紧密堆积结构。它是构建其他维度炭质材料的基本单元。石墨烯本身具有非常高的导热系数，并兼具密度小，膨胀系数低和耐腐蚀等优点有望成为一种理想型散热材料。将石墨烯作为强化传热载体，有可能克服单一相变材料热导率低的缺点，缩短复合体系热响应时间，提高换热效率实现复合材料传热和储热一体化。本文通过查阅大量文献以及亲自做实验得出了一些数据和结论。正文 1.根据同济大学田胜力、张东、肖德炎、向阳等人2006年在《材料开发与应用》上发表的文章，他们对脂肪酸相变储能材料的热循环行为进行了系统的研究试验。试验选用了化学纯的癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸和棕榈酸等四种脂肪酸为研究对象，利用差示扫描量热技术（DSC）测定了经过56次、112次、200次和400次反复热循环的相变材料的融化温度和融化潜热，加速热循环试验结果显示：癸酸融化温度范围变窄了4℃左右，肉豆蔻酸融化温度范围变宽了3℃左右，月桂酸和棕榈酸的融化温度范围变化不明显，其中以棕榈酸的融化温度变化最小。

石墨烯纳米材料(论文)

《应用胶体化学》论文大作业 ——石墨烯纳米材料姓名：杨晓学号：200900111143 年级：2009级 2011-12-11

摘要：石墨烯是继富勒烯、碳纳米管之后发现的一种具有二维平面结构的碳纳米材料,它自 2004 年发现被以来，成为凝聚态物理与材料科学等领域的一个研究热点。石墨烯是目前发现的唯一存在的二维自由态原子晶体, 它是构筑零维富勒烯、一维碳纳米管、三维体相石墨等sp2 杂化碳的基本结构单元, 具有很多奇异的电子及机械性能。因而吸引了化学、材料等其他领域科学家的高度关注。本文简要介绍了石墨烯的性能特点、制备方法，着重对石墨烯纳米复合材料进行了介绍，对石墨烯纳米材料的制备方法、理化性质、国内外研究进展、石墨烯纳米材料的优缺点及应用前景进行了详细介绍。关键词：石墨烯纳米材料复合物特性制备应用

目录引言 (4) 一石墨烯纳米材料的理论与实际意义 (4) 二石墨烯纳米材料的国内外研究现状及比较分析 (5) 2.1 石墨烯纳米材料的国内外研究 (5) 2.1.1 国外研究 (5) 2.1.2 国内研究 (8) 2.2 石墨烯纳米材料的国内外研究比较分析 (11) 三文献中石墨烯纳米材料的研究方案 (11) 3.1 聚乳酸/ 纳米羟基磷灰石/ 氧化石墨烯(PLA/n-HA/GO)纳米复合膜的制备及生物性 (11) 3.1.1 实验试剂 (11) 3.1.2 PLA/n-HA/GO纳米复合膜的制备 (11) 3.2 石墨烯负载Pt催化剂的制备及催化氧还原性能[43] (12) 3.2.1 试剂和仪器 (12) 3.2.2 石墨烯负载Pt催化剂的制备 (12) 3.3 石墨烯的制备和改性及其聚合物复合的研究进展[44] (12) 3.3.1 石墨烯的制备 (12) 3.3.2 制备聚合物基复合材料 (14) 3.4 石墨烯/聚合物复合材料的研究进展[45] (14) 3.4.1 石墨烯的制备 (14) 3.4.2 石墨烯/聚合物复合材料的制备 (15) 3.5 石墨烯的合成与应用[46] (16) 3.5.1 微机械分离法（micromechanical cleavage） (16) 3.5.2 取向附生法———晶膜生长（eqitaxial growth） (16) 3.5.3 加热SiC的方法 (17) 3.5.4 化学分散法 (17) 四结合胶体理论与性质比较分析各种石墨烯纳米材料的优缺点 (17) 4.1 石墨烯 (17) 4.2 氧化石墨烯 (18) 4.3 石墨烯/无机物纳米材料 (18) 4.4 石墨烯/聚合物纳米材料 (18) 五展望石墨烯纳米材料的应用前景 (18) 参考文献 (20)

石墨烯材料的应用

石墨烯材料的应用摘要：在学习了功能材料课程后，我们最终选择石墨烯最为我们的介绍材料与最终课程论文报告主题。石墨烯目前是凝聚态物理和材料科学最为活跃的研究前沿,这一非传统的二维材料展现出极好的结晶性及电学质量,它在过去短短几年内已充分显示出在理论研究和应用方面的无穷魅力.论文主要介绍石墨烯目前已经发现的具有很好应用前景的方面。虽然只有当商用产品出现时才能肯定其应用的现实性, 但凭借其非同寻常的性质我们相信石墨烯将会给世界带来巨变。关键词：石墨烯应用。引言：自从2004 年安德烈.海姆和康斯坦丁.诺沃肖洛夫这对师生用胶带分离法首次制得石墨烯后，不仅在2010年获得诺贝尔奖，还引起全球的石墨烯研究热。目前全世界有无数的科研机构与科学工作者在做相关石墨烯的理论、制备、应用方面的研究，并在电化学，功能材料，电子器件，化学吸附等方面都取得了显著地成果。虽然这些都还只是处于研究阶段，还没能应用于实际中，但就目前对石墨烯的研究表明：石墨烯的高导电、透明度高、载流子迁移率快，高比表面积、高力学强度等性质对我们的生活将会带来翻天覆地的变化，相信我们的明天会因石墨烯而更加光明。石墨烯简介：石墨烯就碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料，是单层石墨。我们日常生活所见的石墨就是多层的，所以可

通过石墨来制备石墨烯。其发展历程是： 1934年朗道和佩尔斯指出准二晶体材料由于其自身的热力学不稳定，导致其在常温常压下会迅速分解。 1947年，菲利普华莱士开始研究石墨烯电子结构并指出其结构的不稳定性。 1987年穆拉斯首次用“graphene”来指单层石墨片。 2004 年安德烈.海姆和康斯坦丁.诺沃肖洛夫用胶带分离法制得石墨烯。可见石墨烯的研究已经有八十左右年，但是在2004年之前，世人都认为二维结构的物质根本不稳定，所以很少有人去研究。现在发现石墨烯不仅在空气中很稳定，而且还具有非常多优良的性质。石墨烯的应用：将分别按照其特性来介绍其应用。极高吸附能力：由于石墨烯具有极高的比表面积，其吸附性表现的非常好，是目前已知吸附能力最高的材料。研究发现石墨烯表面进行磺酸基功能化处理,不但可以提高石墨烯的分散性,这种功能化石墨烯对萘和萘酚的吸附能力达到了每克2.4毫摩尔,是目前吸附能力最高的材料可以用于净化水，比目前常用的活性炭效果要好很多倍，对石墨烯表面修饰其它基团对吸附有机质与重金属离子也具有非常优异的表现；在检测气体是具有很低的噪声信号，可以精确的探测单个气体分子，这也使之在化学传感器和分子探针方面有潜在的应用前景，美国科学家研究出一款只有邮票大小的石墨烯传感器，其具有对氨水和二

石墨烯纳米材料及其应用

墨烯纳米材料及其应

二?一七年十二月

摘要 ................. 错误!未定义书签 1引言................ 错误!未定义书签 2石墨烯纳米材料介绍......... 错误!未定义书签 3石墨烯纳米材料吸附污染物...... 错误!未定义书签金属离子吸附........... 错误!未定义书签有机化合物的吸附......... 错误!未定义书签 4石墨烯在膜及脱盐技术上的应用..… 错误!未定义书签石墨烯基膜............ 错误!未定义书签采用石墨烯材料进行膜改进..... 错误!未定义书签石墨烯基膜在脱盐技术的应用??… 错误!未定义书签5展望................ 错误!未定义书签

石墨烯因为其独特的物理化学方面的性质，特别是其拥有较高的比表面积、较高的电导率、较好的机械强度和导热性，使其作为一种新颖的纳米材料赢得了越来越广泛的关注。关键词：石墨烯；碳材料；环境问题；纳米材料 1引言随着世界人口的增长，农业和工业生产出现大规模化的趋势。空气，土壤和水生生态系统受到严重的污染；全球气候变暖等环境问题正在成为政治和科学关注的重点。目前全球已经开始了解人类活动对环境的影响，并开发新技术来减轻相关的健康和环境影响。在这些新技术中，纳米技术的发展已经引起了广泛的关注。纳米材料由于其在纳米级尺寸而具有独特的性质，可用于设计新技术或提高现有工艺的性能。纳米材料在水处理，能源生产和传感方面已经有了诸多应用，越来越多的文献描述了如何使用新型纳米材料来应对重大的环境挑战。石墨烯引起了诸多研究人员的关注。石墨烯是以sp2杂化连接的碳原子层构成的二维材料，其厚度仅为一个碳原子层的厚度。这种“只有一层碳原子厚的碳薄片”，被公认为目前世界上已知的最薄、最坚硬、最有韧性的新型材料。石墨烯具有超高的强度，碳原子间的强大作用力使其成为目前已知力学强度最高的材料。石墨烯还具有特殊的电光热特性，包括室温下高速的电子迁移率、半整数量子霍尔效应、自旋轨道交互作用、高理论比表面积、高热导率和高模量、高强度, 被认为在单分子探测器、集成电路、场效应晶体管等量子器件、功能性复合材料、储能材料、催化剂载体等方面有广泛的应用前景。在环境领域，石墨烯已被应用于新型吸附剂或光催化材料，其作为下一代水处理膜的构件，常用作污染物监测。 2石墨烯纳米材料介绍单层石墨烯属于单原子层紧密堆积的二维晶体结构（）。在石墨烯平面内，碳原子以六兀环形式周期性排列，每个碳原子通过C键与临近的二个碳原子相连，S Px和Py三个杂化轨道形成强的共价键合，组成sp2杂化结构，具有120° 的键角。石墨烯可由石墨单层剥离而产生，最初是通过微机械剥离，使用胶带依次将石墨粘黏成石墨烯来实现。Geim和Novoselov

石墨烯材料简介

石墨烯材料简介在构成纳米材料的众多元素中，碳元素值得我们格外重视。作为自然界中性质最为奇特的元素，碳（C）在原子周期表中的序号为六，属于第Ⅳ族。碳原子一般是四价的，最外层有4个电子，可与四个原子成键。但是其基态只有两个单电子，所以成键时总是要进行杂化。由于较低的原子序数，碳原子对外层电子的结合力强，表现出较高的键能，容易形成共价键，故自然界中碳元素形成的化合物形式丰富多彩。关于碳与碳原子之间或碳与其它原子间以共价键相结合，有杂化轨道和分子轨道的理论。在形成共价键过程中，由于原子间的相互影响，同一个原子中参与成键的几个能量相近的原子轨道可以重新组合，重新分配能量和空间方向，组成数目相等的，成键能力更强的新的原子轨道，称为杂化轨道。在有机化合物中，碳原子的杂化形式有三种：sp3、sp2和sp杂化轨道。以甲烷分子（CH4）为例，碳原子在基态时的电子构型为1S22S22Px12Py12Pz0按理只有2px和2py可以形成共价键，键角为90°。但实际在甲烷分子中，是四个完全等同的键，键角均为109°28′。这是因为在成键过程中，碳的2s轨道有一个电子激发到2Pz轨道，3个p轨道与一个s轨道重新组合杂化，形成4个完全相同的sp3杂化轨道。每个轨道是由s/4与3P/4轨道杂化组成。这四个sp3轨道的方向都指向正四面体的四个顶点，轨道间的夹角是109°28′。得益于碳原子丰富多样的键合方式和强大的键合能力，氧、氢、氮等各种元素被有机的组合在一起，形成碳的化合物，最终构成了令人惊叹的生命体。碳元素广泛存在于自然界，其独特的物性和多样的形态随着人类文明的进步而逐渐被发现。由于碳原子之间不同的杂化方式，能形成结构和性质迥异的多种同素异型体，其中最为人知的存在形式是金刚石和石墨。当每个碳原子与四个近邻碳原子以共价键结合（sp3杂化）时，形成各向同性的金刚石。此时，四个价电子平均分布在四个轨道中，形成稳定的σ键，而且没有孤电子对的排斥，非常稳定。因此金刚石是自然界中坚硬的材料。而当碳原子表现为sp2杂化时，碳原子在同一平面内与三个近邻原子以共价键结合；第四个价电子成为共有化电子：未经杂化的p轨道垂直于杂化轨道，与邻原子的p轨道成π键。当出现多个双键时，垂直于分子平面的所有p轨道就有可能互相重叠形成共轭体系，柔软的石墨和某些烷烃中的碳原子即以此形式存在。

单层氧化石墨烯性能参数

单层氧化石墨烯性能参数单层氧化石墨烯性能参数，这是很多人想知道的知识。氧化石墨烯是一种性能很好的新型碳材料，具有较高的比表面积和表面丰富的官能团，应用范围很广，市面上常见的产品有粉末状、片状以及溶液状的。氧化石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性。下面就由先丰纳米简单的介绍单层氧化石墨烯性能参数。 1、性能（1）含有丰富的羟基、羧基和环氧基等含氧官能团；（2）易于接枝改性，可与复合材料进行原位复合，从而赋予复合材料导电、导热、增强、阻燃、抗菌抑菌等性能；（3）易于剥离成稳定的氧化石墨烯分散液，易于成膜。 2、用途应用于橡胶、塑料、树脂、纤维等高分子复合材料领域，还可以应用于锂电正负极材料的复合、石墨烯导热膜、催化剂负载。 3、操作处置与储存操作人员需穿戴合适的防护服及防护手套；避免与皮肤直接接触，进入眼睛，应立即用大量清水冲洗。产品需密闭贮存于阴凉、通风及干燥的环境，在20℃的环境中贮存效果更佳。远离火种、热源，应与强还原剂、易燃物分开存放。

4、运输非限制性货物，运输中应注意安全，防止日晒、雨淋、渗漏和标签脱落，严禁抛掷，轻装轻卸，远离热源，隔绝火源。如果想要了解更多关于单层氧化石墨烯的内容，欢迎立即咨询先丰纳米。先丰纳米是江苏先进纳米材料制造商和技术服务商，专注于石墨烯、类石墨烯、碳纳米管、分子筛、黑磷、银纳米线等发展方向，现拥有石墨烯粉体、石墨烯浆料和石墨烯膜完整生产线。自2009年成立以来一直在科研和工业两个方面为客户提供完善服务。科研客户超过一万家，工业客户超过两百家。南京先丰纳米材料科技有限公司2009年9月注册于南京大学国家大学科技园内，现专注于石墨烯、类石墨烯、碳纳米管、分子筛、银纳米线等发展方向，立志做先进材料及技术提供商。 2016年公司一期投资5000万在南京江北新区浦口开发区成立“江苏先丰纳米材料科技有限公司”，建筑面积近4000平方，形成了运营、研发、中试、生产全流程先进纳米材料制造和技术服务中心。现拥有石墨烯粉体、石墨烯浆料和石墨烯膜完整生产线，2017年年产高品质石墨烯粉末50吨，石墨烯浆料1000吨。欢迎广大客户和各界朋友莅临我司指导！欢迎电话咨询或者登陆我们的官网进行查看。

石墨烯具有高导电性和良好的柔韧性 (修复的)

石墨烯（人类目前最强的功能材料）是目前已知的最薄最轻的一种材料，单层的石墨烯只有一个碳原子的厚度（3.4?）。导电性极强：石墨烯是世界上导电性最好的材料，电子在其中的运动速度达到了光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。超高强度：石墨（由石墨烯一层一层摞起来的）是矿物质中最软的，但被分离成一个碳原子厚度的石墨烯后，性能则发生突变，其硬度金刚石还高，却又拥有很好的韧性，且可以弯曲。瑞典皇家科学院在颁布2010年诺贝尔物理学奖的时候曾这样比喻其强度：利用单层石墨烯制作的吊床可以承载一直4Kg的兔子。这样可以估算，如果将多层石墨烯叠放在一起，使其厚度与食物保鲜膜相同的话，便可以承载一辆2吨重的汽车。超大比表面积：由于石墨烯的厚度只有一个碳原子厚，即3.4? ，所以石墨烯拥有超大的比表面积，理想的单层石墨烯的比表面积能够达到 2630 m2/g，而普通的活性炭的比表面积为 1500 m2/g，超大的比表面积使得石墨烯成为潜力巨大的储能材料。 1.石墨烯基处理器运行速度将达 1000GHz 多晶硅目前已经成为半导体产业的基础原料，被大量应用于集成电路。随着制作工艺的不断提升，目前硅基芯片的运行速度已经达到了 GHz的级别。随着技术的不断进步，对于计算机运行速度的要求也不断提高，目前的硅基集成电路的发展受到了本身材料的限制，在室温下硅基处理器的运行速度达到 4-5GHz 后就很难在继续提高。石墨烯拥有比硅更高的载流子迁移率（即载流子在电场作用下运动速度快慢的量度），是一种性能非常优异的半导体材料，电子在石墨烯中的运行速度能够达到光速的 1/300，要比在其他介质中的运行速度高很多，而且只会产生很少的热量。使用石墨烯作为基质生产出的处理器能够达到 1THz（即1000GHz）。石墨烯未来很可能成为硅的替代者，成为半导体产业新的基础材料。代替硅生产超级计算机。 2. 石墨烯提升锂离子电池性能锂离子电池已经成为当前用途最广泛、前景最广阔的电池能源，其结构由正极、负极、隔膜和电解液组成。锂离子电池实际上是一种锂离子浓度差电池。充电时，锂离子从正极脱出，经过电解质嵌入到负极，锂离子从浓度高的正极迁移到浓度低的负极。电子由外电路从正极供给负极，以确保电荷的平衡。放电时，锂离子从负极脱出，经过电解液嵌入到正极，锂离子从浓度高的负极迁移到浓度低的正极，电子由外电路从负极供给正极，以确保电荷的平衡，在放电的过程中，电子在经过外电路时会做功。锂离子电池负极材料经历了从焦炭类碳材料到石墨类碳材料的发展，电池的性能得到了大幅的提升，石墨类碳材料目前已经成为最主流的负极材料。碳材料根据其结构特点可以分为石墨化炭、无定形炭和石墨炭。石墨烯作为一种从石墨中分离出来的新型碳质材料，加入到锂离子电池中能够大幅提高导电性。而且实验表明，将石墨烯应用于锂离

石墨烯的特殊性能

石墨烯的特殊性能摘要：石墨烯是2004年才发现的一种有奇异性能的新型材料，它是由碳原子组成的二维六角点阵结构，具有单一原子层或几个原子层厚。石墨烯因其具有独特的电子能带结构和具相对论电子学特性，是迄今为止人类发现的最理想的二维电子系统，且具有丰富而新奇的物理特性。本文详细介绍了石墨烯的结构，特殊性能以及对石墨烯原胞进行了5×5×1的扩展，通过密度泛函理论 ( DFT) 和广义梯度近似( GGA)对50个碳原子的本征石墨烯超晶胞进行电子结构计算。关键字：石墨烯，结构，特殊性能，超晶胞，电子结构计算一、引言石墨烯是2004年以来发现的新型电子材料石墨烯是sp2杂化碳原子形成的厚度仅为单层原子的排列成蜂窝状六角平面晶体。在单层石墨烯中，碳碳键长为0.142nm，厚度只有0.334nm。石墨烯是构成下列碳同素异型体的基本单元：例如：石墨，碳纳米管和富勒烯。石墨烯被认为是平面多环芳香烃原子晶体。石墨烯在电子和光电器件领域有着重要和广阔的应用前景正因为如此，石墨烯的两位发现者获得了2010年的诺贝尔物理学奖。

石墨烯是一种没有能隙的半导体，具有比硅高100倍的载流子迁移率，在室温下具有微米级自由程和大的相干长度，因此石墨烯是纳米电路的理想材料，石墨烯具有良好的导热性[3000W／(m〃K)]、高强度(110GPa)和超大的比表面积 (2630mZ／g)。这些优异的性能使得石墨烯在纳米电子器件、气体传感器、能量存储及复合材料等领域有光明的应用前景二、石墨烯的特殊性能石墨烯是一种半金属或者零带隙二维材料，在靠近布里渊区6个角处的低能区，其E-k色散关系是线性的 ,因而电子或空穴的有效质量为零，这里的电子或空穴是相对论粒子，可以用自旋为1／2粒子的狄拉克方程来描述。石墨烯的电子迁移率实验测量值超过15000cm／(V〃s)(载流子浓度n≈10 cm )，在10～100K范围内，迁移率几乎与温度无关，说明石墨烯中的主要散射机制是缺陷散射，因此，可以通过提高石墨烯的完整性来增加其迁移率，长波的声学声子散射使得石墨烯的室温迁移率大约为200000cm ／(V〃s)，其相应的电阻率为lO -6 〃cm，