石墨烯材料投资项目可行性研究报告

石墨烯材料投资项目可行性研究报告
石墨烯材料投资项目可行性研究报告

石墨烯材料投资项目可行性研究报告

xxx公司

摘要

近日,科学家对石墨烯材料又挖掘除了新的用途,开发了一种智能石

墨烯涂层用以感知房屋结构断裂情况。自石墨烯发现以来,科学家就加速

挖掘其用途,从太阳能电池到建筑材料,从催化器到抗癌药物,都能找到

石墨烯的身影。石墨烯是一种新型纳米材料,因有着特殊的纳米结构和优

异的物化性能,获得了各界广泛关注,被誉为21世纪的“奇迹材料”。

报告从节约资源和保护环境的角度出发,遵循“创新、先进、可靠、

实用、效益”的指导方针,严格按照技术先进、低能耗、低污染、控制投

资的要求,确保投资项目技术先进、质量优良、保证进度、节省投资、提

高效益,充分利用成熟、先进经验,实现降低成本、提高经济效益的目标。

该石墨烯材料项目计划总投资8049.76万元,其中:固定资产投资6742.68万元,占项目总投资的83.76%;流动资金1307.08万元,占项目

总投资的16.24%。

达产年营业收入9980.00万元,总成本费用7779.26万元,税金及附

加139.89万元,利润总额2200.74万元,利税总额2644.18万元,税后净

利润1650.55万元,达产年纳税总额993.62万元;达产年投资利润率

27.34%,投资利税率32.85%,投资回报率20.50%,全部投资回收期6.38年,提供就业职位187个。

项目概述、投资背景和必要性分析、产业研究分析、产品规划方案、

选址可行性分析、项目工程方案、项目工艺及设备分析、项目环境影响情

况说明、生产安全、项目风险应对说明、项目节能分析、进度说明、投资情况说明、项目经营收益分析、综合结论等。

石墨烯材料投资项目可行性研究报告目录

第一章项目概述

第二章项目承办单位基本情况

第三章投资背景和必要性分析

第四章选址可行性分析

第五章项目工程方案

第六章项目工艺及设备分析

第七章项目环境影响情况说明

第八章项目风险应对说明

第九章项目节能分析

第十章实施进度及招标方案

第十一章人力资源

第十二章投资情况说明

第十三章项目经营收益分析

第十四章综合结论

第一章项目概述

一、项目名称及承办单位

(一)项目名称

石墨烯材料投资项目

(二)项目承办单位

xxx公司

二、项目建设地址及负责人

(一)项目选址

某某工业园区

(二)项目负责人

冯xx

三、报告研究目的

可行性研究报告,简称可研,是在制订生产、基建、科研计划的前期,通过全面的调查研究,分析论证某个建设或改造工程、某种科学研究、某

项商务活动切实可行而提出的一种书面材料。

四、报告编制依据

1、中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划。

2、《产业结构调整指导目录(2013年本)》。

3、《投资项目可行性研究指南(试用版)》。

4、《建设项目经济评价方法与参数(第三版)》。

5、《建设项目经济评价细则》(2010年本)。

6、《建设项目可行性研究报告编制内容深度规定》。

7、项目承办单位提供的有关技术基础资料。

8、其它国家现行有关政策、法规和标准等。

五、项目提出理由

1、完善的国内销售网络,项目承办单位经过多年来的经营,不仅有长

期稳定客户和潜在客户,而且有非常完善的销售体系;企业的销售激励制

度大大提高了员工的工作积极性,再加上平时公司领导对员工的感情投资,使销售员工对公司有很强的向心力;正是具备稳定有激情的销售团队,才

保证了企业的销售政策很好的贯彻执行下去,也使企业的销售业绩有很大

的提高;企业的销售团队将在有项目产品销售市场的区域,根据当地实际

情况,销售适合当地加工企业需要的项目产品。

2、“十三五”时期应对产业政策方向进行重大调整:推进产业政策

从选择性主导转为功能性主导,产业政策的重心从扶持企业、选择产业转

为激励创新、培育市场。长期以来,我国实施的是选择性产业政策,通过

投资审批、目录指导、直接补贴企业等手段直接广泛干预微观经济,以挑

选赢家、扭曲价格等途径主导资源配置,这虽然发挥了经济赶超的重要作用,但也扭曲了市场机制。进入“十三五”以后,传统产业投资相对饱和,市场具有高度不确定性,企业需要不断创新寻求新技术、新产品、新业态、

新商业模式,此时政府部门难以正确选择“应当”扶持的产业、企业和产品。但这并不意味着不需要政府实施产业政策了,而是产业政策方向需要

转型,从选择性产业政策转向功能型产业政策。功能型产业政策是“市场

友好型”的,它以“完善市场制度、补充市场不足”为特征,政府的作用

是增进市场机能、扩展市场作用范围并在公共领域补充市场的不足。这种

调整意味着,今后产业政策手段要从直接干预微观经济行为为主转向通过

培育市场机制间接引导市场主体行为,虽然也存在补贴、税收优惠等扶持

性企业政策,但扶持对象一般是前沿技术和公共基础技术,并强调研发、

技术标准和市场培育的协同推进,多采用事前补贴、而不是事后奖励的方式,补贴规模不大、更多是发挥“带动”作用。

六、产品方案及建设规模

(一)产品方案

项目主要产品为石墨烯材料,根据市场情况,预计年产值9980.00万元。

项目承办单位计划在项目建设地建设项目,具有得天独厚的地理条件,与xx省同行业其他企业相比,拥有“立地条件好、经营成本低、投资效益高、比较竞争力强”的优势,因此,发展相关产业前景广阔。

(二)建规模

1、该项目总征地面积25866.26平方米(折合约38.78亩),其中:

净用地面积25866.26平方米(红线范围折合约38.78亩)。项目规划总建

筑面积33884.80平方米,其中:规划建设主体工程22820.22平方米,计

容建筑面积33884.80平方米;预计建筑工程投资2414.51万元。

2、项目计划购置设备共计77台(套),设备购置费2065.36万元。

七、投资估算

项目预计总投资8049.76万元,其中:固定资产投资6742.68万元,

占项目总投资的83.76%;流动资金1307.08万元,占项目总投资的16.24%。

八、经济效益测算

预期达产年营业收入9980.00万元,总成本费用7779.26万元,税金

及附加139.89万元,利润总额2200.74万元,利税总额2644.18万元,税

后净利润1650.55万元,达产年纳税总额993.62万元;达产年投资利润率27.34%,投资利税率32.85%,投资回报率20.50%,全部投资回收期6.38年,提供就业职位187个。

九、经济效益测算

本期工程项目建设期限规划12个月。

项目承办单位要在技术准备、人员配备、施工机械、材料供应等方面

给予充分保证。

十、项目符合性

(一)产业发展政策符合性

由xxx公司承办的“石墨烯材料投资项目”主要从事石墨烯材料项目投资经营,其不属于国家发展改革委《产业结构调整指导目录(2011年本)》(2013年修正)有关条款限制类及淘汰类项目。

(二)项目选址与用地规划相容性

石墨烯材料投资项目选址于某某工业园区,项目所占用地为规划工业用地,符合用地规划要求,此外,项目建设前后,未改变项目建设区域环境功能区划;在落实该项目提出的各项污染防治措施后,可确保污染物达标排放,满足某某工业园区环境保护规划要求。因此,建设项目符合项目建设区域用地规划、产业规划、环境保护规划等规划要求。

(三)“三线一单”符合性

1、生态保护红线:石墨烯材料投资项目用地性质为建设用地,不在主导生态功能区范围内,且不在当地饮用水水源区、风景区、自然保护区等生态保护区内,符合生态保护红线要求。

2、环境质量底线:该项目建设区域环境质量不低于项目所在地环境功能区划要求,有一定的环境容量,符合环境质量底线要求。

3、资源利用上线:项目营运过程消耗一定的电能、水,资源消耗量相对于区域资源利用总量较少,符合资源利用上线要求。

4、环境准入负面清单:该项目所在地无环境准入负面清单,项目采取环境保护措施后,废气、废水、噪声均可达标排放,固体废物能够得到合理处置,不会产生二次污染。

十一、项目评价

1、xxx实业发展公司为适应国内外市场需求,拟建“石墨烯材料投资项目”,本期工程项目的建设能够有力促进某某工业园区经济发展,为社会提供就业职位187个,达产年纳税总额993.62万元,可以促进某某工业园区区域经济的繁荣发展和社会稳定,为地方财政收入做出积极的贡献。

2、项目达产年投资利润率27.34%,投资利税率32.85%,全部投资回报率20.50%,全部投资回收期6.38年,固定资产投资回收期6.38年(含建设期),项目具有较强的盈利能力和抗风险能力。

3、探索和实践股权投资、资本合作方式,充分发挥先进制造、集成电路、中小企业等投资基金的作用,撬动更多社会资源投入工业领域。(发展改革委、财政部、工业和信息化部)

十二、主要经济指标

主要经济指标一览表

第二章项目承办单位基本情况

一、公司简介

公司坚持“以人为本,无为而治”的企业管理理念,以“走正道,负

责任,心中有别人”的企业文化核心思想为指针,实现新的跨越,创造新

的辉煌。热忱欢迎社会各界人士咨询与合作。

公司研发试验的核心技术团队来自知名的外企,具有丰富的行业经验,公司还聘用多名外籍专家长期担任研发顾问。

为了确保研发团队的稳定性,提升技术创新能力,公司在研发投入、

技术人员激励等方面实施了多项行之有效的措施。公司自成立以来,一直

奉行“诚信创新、科学高效、持续改进、顾客满意”的质量方针,将产品

的质量控制贯穿研发、采购、生产、仓储、销售、服务等整个流程中。公

司依靠先进的生产、检测设备和品质管理系统,确保了品质的稳定性,赢

得了客户的肯定。

二、公司经营情况分析

2018年,xxx实业发展公司实现营业收入7429.40万元,同比增长

24.43%(1458.47万元)。其中,主营业业务石墨烯材料生产及销售收入为6645.59万元,占营业总收入的89.45%。

2018年营业收入一览表

根据初步统计测算,公司实现利润总额1872.38万元,较去年同期相比增长321.20万元,增长率20.71%;实现净利润1404.29万元,较去年同期相比增长288.76万元,增长率25.88%。

2018年主要经济指标

第三章投资背景和必要性分析

一、项目建设背景

1、改革开放前,我国工业基础比较薄弱。1978年工业增加值仅有1622亿元。改革开放后,工业经济发生了翻天覆地的巨大变化。1992年工业增加值突破1万亿元大关,2007年突破10万亿元大关,2012年突破20万亿元大关,2017年工业增加值接近28万亿元,按可比价计算,比1978年增长53倍,年均增长10.8%。主要经济指标迅猛增长。2017年工业企业资产总计达到112万亿元,较1978年增长247倍;实现利润总额为7.5万亿元,较1978年增长125倍。

2、经过长期追赶的沉淀和积累,当今我国在相当一些领域与世界前沿科技的差距都处于历史最小时期,已经有能力并行跟进这一轮科技革命和产业变革,加速实现制造业转型升级和创新发展。《中国制造2025》始终贯穿一个主题,就是加快新一代信息通信技术与制造业的深度融合。与发达国家在工业3.0基础上迈向4.0不同,我国制造业还有相当一部分停留在3.0甚至2.0,只有部分领先行业可比肩4.0。实施《中国制造2025》,必须处理好2.0普及、3.0补课和4.0赶超的关系,强化工业基础能力,提高综合集成水平,以推广智能制造为切入点,培育新型生产方式,推动制造业数字化网络化智能化。

3、战略性新兴产业凭借优异的表现成为我国当前投资和消费的热点。2015年上半年九大类重点战略性新兴产业固定资产投资为全国城镇固定资产投资增速的1.5倍。其中,互联网和相关服务投资增长超过50%,生态保护、资源循环利用等领域投资增速也超过20%。健康消费、信息消费、绿色消费成为拉动消费的主要增长点。2015年上半年限额以上企业医药产品零售额累计达3679.7亿元,同比增长14.5%,比同期社会消费品零售总额增速高4.1个百分点。2015年上半年4G手机出货量达1.95亿部,同比增长

3.8倍;新能源汽车销售7.27万辆,同比增长2.4倍。

4、《xxx国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》中指出:“十三五”期间将加快发展经济,投资项目建设有利于加快当地经济发展,因此,投资项目的建设符合《xxx国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》。

把握深化改革开放的新机遇,通过深化改革解决突出问题,推动全方位对外开放,变外在压力为内在动力,推动形成面向未来更具国际竞争力的经济结构和体制机制。把握加快绿色发展的新机遇,走生态优先、绿色发展之路,引领全球绿色发展,也为自身赢得更大发展空间。

二、必要性分析

1、准确认识、深入认识、全面认识新常态下的新趋势、新特征、新动力,是做好今后经济工作的重要前提。新常态之新,意味着不同以往,意味着我国经济发展的条件和环境已经或即将发生诸多重大转变,经济增长

将与过去30多年10%左右的高速度基本告别,与传统的不平衡、不协调、

不可持续的粗放增长模式基本告别,增长从高速转为中高速,动力从要素

驱动、投资驱动转向创新驱动;新常态之常,意味着相对稳定,这一稳定

是更高水平的稳定,是经济结构不断优化升级、增长质量加快“上台阶”

的稳定。因此,新常态绝不只是增速降了几个百分点,更是增长动力的转

换和发展质量的提升。

2、推动绿色发展取得新突破,是立足我国经济社会发展现实作出的重

要判断,也是《政府工作报告》对做好今年工作提出的一项重要要求。各

地各部门必须把推动绿色发展放在重要位置,因地制宜,切实发力,坚持

在发展中保护、在保护中发展,持续推进生态文明建设,走出一条经济发

展与环境改善的双赢之路,建设天蓝、地绿、水清的美丽中国。

3、“十三五”时期应对产业政策方向进行重大调整:推进产业政策

从选择性主导转为功能性主导,产业政策的重心从扶持企业、选择产业转

为激励创新、培育市场。长期以来,我国实施的是选择性产业政策,通过

投资审批、目录指导、直接补贴企业等手段直接广泛干预微观经济,以挑

选赢家、扭曲价格等途径主导资源配置,这虽然发挥了经济赶超的重要作用,但也扭曲了市场机制。进入“十三五”以后,传统产业投资相对饱和,市场具有高度不确定性,企业需要不断创新寻求新技术、新产品、新业态、新商业模式,此时政府部门难以正确选择“应当”扶持的产业、企业和产品。但这并不意味着不需要政府实施产业政策了,而是产业政策方向需要

转型,从选择性产业政策转向功能型产业政策。功能型产业政策是“市场友好型”的,它以“完善市场制度、补充市场不足”为特征,政府的作用是增进市场机能、扩展市场作用范围并在公共领域补充市场的不足。这种调整意味着,今后产业政策手段要从直接干预微观经济行为为主转向通过培育市场机制间接引导市场主体行为,虽然也存在补贴、税收优惠等扶持性企业政策,但扶持对象一般是前沿技术和公共基础技术,并强调研发、技术标准和市场培育的协同推进,多采用事前补贴、而不是事后奖励的方式,补贴规模不大、更多是发挥“带动”作用。

4、当今高速增长的中国经济又一次面临世界经济风云变幻的新一轮挑战,为确保中国经济的顺利发展,离不开相关工业的支撑和发展;建设好项目,将有助于发挥项目承办单位集聚效应、资源共享、充分协作、合理竞争,同时,在一定程度上还有助于快速提高当地项目产品制造工业的技术水平和行业市场竞争能力,对于项目产品制造企业为国家实现产业振兴计划、推进产业结构调整和优化升级,都具有十分重要的现实意义。

三、行业分析

近日,科学家对石墨烯材料又挖掘除了新的用途,开发了一种智能石墨烯涂层用以感知房屋结构断裂情况。自石墨烯发现以来,科学家就加速挖掘其用途,从太阳能电池到建筑材料,从催化器到抗癌药物,都能找到石墨烯的身影。石墨烯是一种新型纳米材料,因有着特殊的纳米结构和优异的物化性能,获得了各界广泛关注,被誉为21世纪的“奇迹材料”。

石墨烯是世界上最硬的、柔韧性最强的材料,这种“逆天”特质,令

其无所不能,在锂电池、能源装备、交通运输、航空航天等众多领域有着

良好应用前景。

不过,由于产量限制,石墨烯并未实现大规模应用。科学家挖掘的用

途绝大多数还停留在实验阶段,只有极少数可做到产业化,因此形成了研

发与应用不对等的局面。

我国对石墨烯的研究起步较晚,但学术界热情持续高涨,到2013年时

取得了重大突破。2015年开始,政府对石墨烯的关注度也大幅提升。此时,国内关于石墨烯相关论文发表数量已激增至1239篇,比2011年增长近6倍。由此可见,学术界对石墨烯的研究一直持续快速增长,对促进石墨烯

产业化应用起到了很大作用。2015年,我国石墨烯产业产值仅为6亿元,

到2018年预计将增至100亿元。

石墨烯要进入应用爆发期,单靠学术界的努力是远远不够的。政府也

要出台多项针对性政策,进行适当引导和扶持,促使石墨烯从实验室研究

迈向工业化发展、产业化应用。

另外,民间资本和相关企业也要通过整合资金、人才、技术等资源,

补足石墨烯下游产业链,加快产业化应用进程。

在多方推动下,预计会有更多新领域应用会突破,制备水平和技术大

幅提高。一旦产能得到缓解、产业链配套跟进,石墨烯产业化前景将越发

明朗,大规模应用指日可待。

石墨烯作为锂电池负极材料前景渺茫

石墨烯用作锂电负极产业化前景渺茫 2015-06-26 作者: 自从英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆(Andre Geim)和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)二人因为“二维石墨烯材料的开创性实验”共同获得2010年诺贝尔物理学奖之后,任何与石墨烯有关的新闻或者研究成果都受到了人们极大的关注。最近两年,石墨烯相关“产业”在国内也是如火如荼,与石墨烯有关的数十支概念股一再被爆炒。 国际上当然也没闲着,比如一则轰动性的新闻报道宣称:西班牙Graphenano公司(一家工业规模生产石墨烯的公司)同西班牙科尔瓦多大学合作研究出全球首个石墨烯聚合材料电池,储电量是目前市场最好产品的3倍,用此电池提供电力的电动车最多能行驶1000公里,而充电时间不到8分钟。 Graphenano公司相关负责人称,虽然此电池具有各种优良的性能,但成本并不高,该电池的成本将比一般锂离子电池低77%,完全在消费者承受范围之内。 这则消息在国内被很多媒体转载报道,在新能源汽车界和锂电界引起了很大反响。最近有不少朋友询问笔者:“会做石墨烯电池吗?石墨烯电池前景如何?什么时候量产?”笔者相信,很多锂电界同仁也有类似的问题。并不是所有人都有电化学或者材料学背景,关注石墨烯电池也可能是出于不同目的,所以他们都不会问一个最基本的问题:什么是石墨烯电池? 在本文中,笔者希望能够揭开笼罩在石墨烯电池上面的神秘面纱,让大家真正了解石墨烯在电化学储能方面的应用价值,而不是被一些非专业的记者或者炒作者蒙蔽,即便真相也许并不是那么鼓舞人心。 什么是石墨烯?先来看看维基百科的定义:“石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化轨道?成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一??碳原子厚度的二?材料。石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料,它?缀跏峭耆?该鞯模?晃??.3%的光;导热系?蹈哌_5300W/m·K,高于碳纳米管和金刚石,常温下其电子迁移率超过15000cm2/V·s,又比纳米碳管或硅晶体高,而电阻率只约10-8俜m,比铜或银更低,为世上电阻率最小的材料。”

项目名称生物基石墨烯宏量制备及石墨烯在功能纤维中的产

项目名称:生物基石墨烯宏量制备及石墨烯在功能纤维中的产业化应用 提名意见: 石墨烯具有高导电性、高强度、高韧度等特点。将石墨烯与纺织纤维进行复合将赋予材料诸多优异性能。现有制备石墨烯方法面临着成本高,产量低,对环境产生严重污染等问题,亟待发展简单、安全无毒、低成本、厚度均一、高产率的工业化生产石墨烯材料的方法。 该项目发明了以玉米芯纤维素为原料,采用“基团配位组装”法制备石墨烯材料的新方法,突破了生物基石墨烯配位组装析炭、催化热裂解、精制分散关键技术;研发了石墨烯表面改性及在聚合物中的分散技术,解决了石墨烯在再生纤维素纤维、涤纶短纤维与锦纶 6 纺丝过程中易团聚、品质控制困难等问题;开发了专用组件过滤技术,制备了石墨烯改性再生纤维素纤维、涤纶短纤维与锦纶6 长丝,开发了石墨烯改性纤维高效纺纱系列加工技术、织物与染整技术,建立了石墨烯功能纺织品成型加工技术体系。项目授权国家发明专利26项,具有完整的知识产权体系,整体技术达到国际先进水平。 该项目建立了年产200 吨生物基石墨烯材料的生产线,年产2000 吨的石墨烯功能聚合物母粒生产线。在服饰、家纺、轻工等领域得到了广泛的应用。经济效益和社会效益显著。 提名该项目为国家技术发明二等奖。 项目简介: 石墨烯是一种技术含量非常高、应用潜力非常广泛的碳纳米材料,具有高导电性、高强度、高韧度等多种特点,在军工、航天、锂离子电池、新能源、新材料等新兴领域和传统领域,都将带来革命性的技术进步。将石墨烯与纺织纤维进行复合将赋予材料诸多优异性能。石墨烯包括了单层石墨烯、双层石墨烯、少层石墨烯,不同层数的石墨烯应用领域大相径庭。现有制备石墨烯包括了微机械剥离、SiC 高温热解、CVD 外延、化学还原等方法,这些方法面临着成本高,产量低,对环境产生严重污染等问题,亟待发展简单、安全无毒、低成本、厚度均一、高产率的工业化生产石墨烯材料的方法。 本项目发明了以玉米芯纤维素为原料,采用“基团配位组装”法制备石墨烯材

石墨烯文献检索

《文献检索与科技论文写作》作业 学生姓名 年级专业 班级学号 指导教师职称

目录 第一部分文献查阅练习 (1) 第二部分文献总结练习 (7) 第三部分科技论文图表练习 (8) 第四部分心得体会 (11)

第一部分文献查阅练习 1、黄毅,陈永胜.石墨烯的功能化及其相关应用.中国科学B辑:化学2009年第39卷第9期:887-896 摘要:石墨烯是2004年才被发现的一种新型二维平面纳米材料,其特殊的单原子层结构决定了它具有丰富而新奇的物理性质.过去几年中,石墨烯已经成为了备受瞩目的国际前沿和热点.在石墨烯的研究和应用中,为了充分发挥其优良性质,并改善其成型加工性(如分散性和溶解性等),必须对石墨烯进行功能化,研究人员也在这方面开展了积极而有效的工作.但是,关于石墨烯的功能化方面的研究还处在探索阶段,对各种功能化的方法和效果还缺乏系统的认识.如何根据实际需求对石墨烯进行预期和可控的功能化是我们所面临的机遇和挑战.本文重点阐述了石墨烯的共价键和非共价键功能化领域的最新进展,并对功能化石墨烯的应用作了介绍,最后对相关领域的发展趋势作了展望. 关键词:功能化应用 2、胡耀娟,金娟.石墨烯的制备、功能化及在化学中的应用. 物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao)Acta Phys.-Chim.Sin.,2010,26(8):2073-2086 摘要:石墨烯是最近发现的一种具有二维平面结构的碳纳米材料,它的特殊单原子层结构使其具有许多独特的物理化学性质.有关石墨烯的基础和应用研究已成为当前的前沿和热点课题之一.本文仅就目前石墨烯的制备方法、功能化方法以及在化学领域中的应用作一综述,重点阐述石墨烯应用于化学修饰电极、化学电源、催化剂和药物载体以及气体传感器等方面的研究进展,并对石墨烯在相关领域的应用前景作了展望。 关键词:制备功能化应用. 3、杨永岗,陈成猛,温月芳.新型炭材料.第23卷第3期 2008年9月:193-200 摘要:石墨烯是单原子厚度的二维碳原子晶体,也是性能优异的新型纳米复合填料。近三年来,石墨烯从概念上的二维材料变成现实材料,在化学和物理学界均引起轰动。通过述评氧化石墨及氧化石墨烯的制备、结构、改性及其与聚合物的复合,展望了石墨烯及其复合

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。

石墨烯项目可行性研究报告

石墨烯项目 可行性研究报告规划设计/投资分析/实施方案

石墨烯项目可行性研究报告 我国作为石墨烯专利技术的早优先权国,在所有技术原创国之中处于首位,并且大幅度领先于其他国家,占据了较高的份额,而韩国,美国,日本作为其他主要技术的原创国家,紧随其后,但是从数量上看,依旧有明显的差距。 该石墨烯项目计划总投资14242.45万元,其中:固定资产投资11415.01万元,占项目总投资的80.15%;流动资金2827.44万元,占项目总投资的19.85%。 达产年营业收入20528.00万元,总成本费用15735.36万元,税金及附加232.23万元,利润总额4792.64万元,利税总额5685.92万元,税后净利润3594.48万元,达产年纳税总额2091.44万元;达产年投资利润率33.65%,投资利税率39.92%,投资回报率25.24%,全部投资回收期5.46年,提供就业职位443个。 本报告所涉及到的项目承办单位近几年来经营业绩指标,是以国家法定的会计师事务所出具的《财务审计报告》为准,其数据的真实性和合法性均由公司聘请的审计机构负责;公司财务部门相应人员负责提供近几年来既成的财务信息,确保财务数据必须同时具备真实性和合法性,如有弄虚作假等行为导致的后果,由公司财务部门相关人员承担直接法律责任;

报告编制人员只是根据报告内容所需,对相关数据承做物理性参照引用,因此,不承担相应的法律责任。 ......

石墨烯项目可行性研究报告目录 第一章申报单位及项目概况 一、项目申报单位概况 二、项目概况 第二章发展规划、产业政策和行业准入分析 一、发展规划分析 二、产业政策分析 三、行业准入分析 第三章资源开发及综合利用分析 一、资源开发方案。 二、资源利用方案 三、资源节约措施 第四章节能方案分析 一、用能标准和节能规范。 二、能耗状况和能耗指标分析 三、节能措施和节能效果分析 第五章建设用地、征地拆迁及移民安置分析 一、项目选址及用地方案

多孔石墨烯材料的研究进展

多孔石墨烯材料的研究进展 摘要:多孔石墨烯材料同时结合了石墨烯和多孔材料的优点,具有独特的二维结构及优异的理化性质,是一种具备巨大应用潜力的新型纳米碳质材料。然而单一的石墨烯材料很难充分满足各个领域的应用需求,且石墨烯片层容易堆叠和团聚,制约了其实际应用的发展。通过掺杂、改性、组装和复合等手段制备石墨烯衍生物及石墨烯纳米复合物等石墨烯基材料可以丰富并优化石墨烯的性质,拓展并提升石墨烯的性能,对于促进石墨烯的实际应用具有重大意义。作为一种新型石墨烯衍生物,多孔石墨烯以其二维片状结构、超高比表面积、开放的能带间隙、丰富的活性位点等特性吸引了研究者的很大关注。 关键词:石墨烯;杂化;石墨烯衍生物 引言 如果以化学家的视角将人类和世界写成一本书,碳元素必将会跻身关键词之列:从碳基生命到无机碳素,从史前壁画到太空天梯,从钻木取火到蒸汽革命,再从笔墨纸砚书酒花到柴米油糖酱醋茶,碳的身影无处不在,不可替代。作为世界上最为普遍和奇妙的元素,碳变化多端的魅力归因于其电子轨道杂化方式的多样性及其特殊的成键能力和成键方式。碳原子含有四个价电子,往往以sp,sp2和sp3等杂化形式构成具有不同性质的单质或化合物。以碳单质为例,碳元素存在多种结构、性质迥异的同素异形体。其中sp杂化形式的卡宾碳异常活泼,不易单独稳定存在;sp3杂化的金刚石稳定、超硬、价高,化学修饰较困难;sp2杂化的石墨、石墨烯化学修饰较易且具有独特的电子共轭体系,此外还存在杂化形式介于sp2杂化和sp3杂化之间的富勒烯及包含多种杂化形式碳原子的无定形碳等等。碳家族的众多成员极大丰富了碳质材料的性质,为其在各领域的广泛应用奠定了基础[1]。 1石墨烯及石墨烯基材料 石墨烯即单层或少层石墨薄片,是sp2杂化碳原子按照蜂窝状六元环结构排列而成的二维平面网络结构。2004年,曼彻斯特大学的Novoselov和Geim教授研究组利用机械剥离法成功得到独立存在的单原子层石墨烯,两位物理学家因这一开创性的发现在2010年共同获得诺贝尔物理学奖。然而当我们认真地追根溯源时,会发现石墨烯并非一颗横空出世的新星,围绕石墨烯的讨论已经在科学界

石墨烯技术产业发展现状与趋势

摘要:2013年1月,石墨烯入选欧盟两项“未来和新兴技术旗舰项目”之一(另一项为“人类大脑工程”),欧盟委员会计划在未来十年投入10亿欧元开展石墨烯应用技术研发与产业化,再一次激起了各界对这一革命性材料的关注。 关键字:石墨烯;态势;趋势;技术转移;石墨烯;态势;趋势;技术转移;石墨烯;技术转化;产业化 石墨烯(Graphene)又称单层墨,是一种新型的二维纳米材料,也是目前发现的硬度最高、韧性最强的纳米材料。因其特殊纳米结构和优异的物理化学性能,石墨烯在电子学、光学、磁学、生物医学、催化、储能和传感器等领域应用前景广阔,被公认为21世纪的“未来材料”和“革命性材料”。英国两位科学家因发现从石墨中有效分离石墨烯的方法而获得2010年诺贝尔奖,引起了科学界和产业界的高度关注,石墨烯相关专利开始呈现爆发式增长(2010年353件,2012年达1829件)。世界各国纷纷将石墨烯及其应用技术研发作为长期战略予以重点关注,美国、欧盟各国和日本等国家相继开展了大量石墨烯研发计划和项目。总体看来,石墨烯技术开始进入快速成长期,并迅速向技术成熟期跨越。全球石墨烯技术研发布局竞争日趋激烈,各国的技术优势正在逐步形成,但总体竞争格局还未完全形成。具体发展态势如下: 态势一:制备与改性的突破为产业化提供了技术支撑 一方面,石墨烯制备技术取得突破。石墨烯制备技术与设备是石墨烯生产的基础。一直以来,石墨烯大规模制备技术是阻碍其产业化的最重要因素。近来,石墨烯制备技术取得了若干突破,目前已形成自上而下(Top-Down)和自下而上(Bottom-Up)两种途径,开发出了从简易低成本制造到大面积量产工艺的多种方法,包括:机械剥离、氧化还原法、化学气象沉积(CVD)、外延生长、有机合成、液相剥离等。这些方法各有优缺点,需要根据不同的需求进行选择(表1)。其中,氧化还原法因成本低且易实现,有望成为最具发展前景的制备方法之一。同时,各种方法

石墨烯的制备方法概述

石墨烯的制备方法概述 1物理法制备石墨烯 物理方法通常是以廉价的石墨或膨胀石墨为原料,通过机械剥离法、取向附生法、液相或气相直接剥离法来制备单层或多层石墨烯。这些方法原料易得,操作相对简单,合成的石墨烯的纯度高、缺陷较少。 1.1机械剥离法 机械剥离法或微机械剥离法是最简单的一种方法,即直接将石墨烯薄片从较大的晶体上剥离下来。Novoselovt等于2004年用一种极为简单的微机械剥离法成功地从高定向热 解石墨上剥离并观测到单层石墨烯,验证了单层石墨烯的独立存在。具体工艺如下:首先利用氧等离子在1mm厚的高 定向热解石墨表面进行离子刻蚀,当在表面刻蚀出宽20μm —2mm、5μm的微槽后,用光刻胶将其粘到玻璃衬底上, 再用透明胶带反复撕揭,然后将多余的高定向热解石墨去除并将粘有微片的玻璃衬底放入丙酮溶液中进行超声,最后将单晶硅片放入丙酮溶剂中,利用范德华力或毛细管力将单层石墨烯“捞出”。 但是这种方法存在一些缺点,如所获得的产物尺寸不易控制,无法可靠地制备出长度足够的石墨烯,因此不能满足工业化需求。

1.2取向附生法—晶膜生长 PeterW.Sutter等使用稀有金属钌作为生长基质,利用基质的原子结构“种”出了石墨烯。首先在1150°C下让C原子渗入钌中,然后冷却至850°C,之前吸收的大量碳原子就会浮到钌表面,在整个基质表面形成镜片形状的单层碳原子“孤岛”,“孤岛”逐渐长大,最终长成一层完整的石墨烯。第一层覆盖率达80%后,第二层开始生长,底层的石墨烯与基质间存在强烈的交互作用,第二层形成后就前一层与基质几乎完全分离,只剩下弱电耦合,这样制得了单层石墨烯薄片。但采用这种方法生产的石墨烯薄片往往厚度不均匀,且石墨烯和基质之间的黏合会影响制得的石墨烯薄片的特性。 1.3液相和气相直接剥离法 液相和气相直接剥离法指的是直接把石墨或膨胀石墨(EG)(一般通过快速升温至1000°C以上把表面含氧基团除去来获取)加在某种有机溶剂或水中,借助超声波、加热或气流的作用制备一定浓度的单层或多层石墨烯溶液。Coleman等参照液相剥离碳纳米管的方式将墨分散在N-甲基-吡咯烷酮(NMP)中,超声1h后单层石墨烯的产率为1%,而长时间的 超声(462h)可使石墨烯浓度高达1.2mg/mL。研究表明,当溶剂与石墨烯的表面能相匹配时,溶剂与石墨烯之间的相互作用可以平衡剥离石墨烯所需的能量,能够较好地剥离石墨烯

石墨烯材料的研究进展论文

石墨烯材料的研究进展 摘要:石墨烯是近年被发现和合成的一种新型二维碳质纳米材料。由于其独特的结构 和新奇的物化性能,在改善复合材料的热性能、力学性能和电性能等方面具有很大的潜力,已成为纳米复合材料研究的热点。综述了石墨烯纳米复合材料的制备与应用研究进展,并对石墨烯纳米复合材料的发展前景进行了展望。 关键词:石墨烯;纳米复合材料;制备;应用 1,材料的基本情况 石墨烯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,是构成其它碳同素异形体的基本单元。石墨烯的理论研究已有60多年的历史,一直被认为是假设性的结构,无法单独稳定存在。2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫用胶带反复剥离高定向热解石墨的方法,得到了稳定存在的石墨烯。石墨烯的出现颠覆了传统理论,使碳的晶体结构形成了从零维的富勒烯、一维的碳纳米管、二维的石墨烯到三维的金刚石和石墨的完整体系。 石墨烯的结构非常稳定。石墨烯内部的碳原子之间的连接很柔韧,当施加外力于石墨烯时,碳原子面会弯曲变形,使得碳原子不必重新排列来适应外力,从而保持结构稳定。这种稳定的晶格结构使石墨烯具有优秀的导热性。石墨烯是构成石墨,木炭,碳纳米管和富勒烯碳同素异形体的基本单元。完美的石墨烯是二维的,它只包括六边形(等角六边形); 如果有五边形和七边形存在,则会构成石墨烯的缺陷。12个五角形石墨烯会共同形成富勒烯。石墨烯卷成圆桶形可以用为碳纳米管 石墨烯的出现在科学界激起了巨大的波澜,人们发现,石墨烯具有非同寻常的导电性能、超出钢铁数十倍的强度和极好的透光性,它的出现有望在现代电子科技领域引发一轮革命。 石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料,它几乎是完全透明的,只吸收2.3%的光;导热系数高于碳纳米管和金刚石,石墨烯是迄今为止世界上强度最大的材料,据测算如果用石墨烯制成厚度相当于普通食品塑料包装袋厚度的薄膜(厚度约100 纳米),那么它将能承受大约两吨重物品的压力,而不至于断裂,石墨烯是世界上导电性最好的材料。 常温下其电子迁移率比纳米碳管或硅晶体高,而电阻率比铜或银更低,为目前世上电阻率最小的材料。因为它的电阻率极低,电子迁移的速度极快,因此被期待可用来发展出更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体,也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。石墨烯另一个特性,是能够在常温下观察到量子霍尔效应。 2,最热的应用合成 石墨烯的应用范围广阔。根据石墨烯超薄,强度超大的特性,石墨烯可被广泛应用于各领域. 根据其优异的导电性,使它在微电子领域也具有巨大的应用潜力。石墨烯有可能会成为硅的替代品,制造超微型晶体管,用来生产未来的超级计算机,碳元素更高的电子迁移率可以使未来的计算机获得更高的速度。最小最快石墨烯晶体管。2011年4月7日IBM向媒体展示了其最快的石墨烯晶体管,该产品每秒能执行1550亿个循环操作,比之前的试验用晶体管快50%。 石墨烯材料还是一种优良的改性剂,在新能源领域如超级电容器、锂离子电池方面,由

石墨烯的发展概况

2015年秋季学期研究生课程考核 (读书报告、研究报告) 考核科目:复合材料专题报告学生所在院(系):航天学院 学生所在学科:工程力学 学生姓名:刘猛雄 学号:15S018001 学生类别:学术型 考核结果阅卷人

1 石墨烯的制备 (3) 1.1 试剂 (3) 1.2 仪器设备 (3) 1.3 样品制备 (4) 2 石墨烯表征 (4) 2.1 石墨烯表征手段 (4) 2.2 石墨烯热学性能及表征 (6) 2.2.1 石墨烯导热机制 (6) 2.2.2石墨烯热导率的理论预测与数值模拟 (6) 2.2.3 石墨烯导热性能的实验测定 (7) 3 石墨烯力学性能研究 (9) 3.1石墨烯的不平整性和稳定性 (10) 3.2 石墨烯的杨氏模量、强度等基本力学性能参数的预测 (11) 3.3石墨烯力学性能的温度相关性和应变率相关性 (12) 3.4 原子尺度缺陷和掺杂等对石墨烯力学性能的影响 (13)

石墨烯的材料与力学性能分析石墨烯以其优异的性能和独特的二维结构成为材料领域研究热点,石墨烯是一种由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构的碳质新材料。2004年Geim等用微机械剥离的方法成功地将石墨层片剥离, 观察到单层石墨层片, 这种单独存在的二维有序碳被科学家们称为石墨烯。2004 年英国科学家首次制备出了由碳原子以sp2杂化连接的单原子层构成的新型二维原子晶体—石墨烯,其厚度只有0.3354 nm,是目前世界上发现最薄的材料。石墨烯具有特殊的单原子层结构和新奇的物理性质:强度达130GPa、热导率约5000 J/(m2K2s)、禁带宽度乎为零、载流子迁移率达到23105 cm2/(V2s)、高透明度(约97.7%)、比表面积理论计算值为2630 m2/g,石墨烯的杨氏模量(1100GPa)和断裂强度(125GPa)与碳纳米管相当,它还具有分数量子霍尔效应、量子霍尔铁磁性和零载流子浓度极限下的最小量子电导率等一系列性质。在过去几年中,石墨烯已经成为了材料科学领域的一个研究热点。为了更好地利用石墨烯的这些特性,研究者采用了多种方法制备石墨烯。随着低成本可化学修饰石墨烯的出现,人们可以更好地利用其特性制备出不同功能的石墨烯复合材料。 1 石墨烯的制备 石墨烯的制备从最早的机械剥离法开始逐渐发展出多种制备方法,如:晶体外延生长法、化学气相沉积法、液相直接剥离法以及高温脱氧和化学还原法等。我国科研工作者较早开展了石墨烯制备的研究工作。化学气相沉积法是一种制备大面积石墨烯的常用方法。目前大多使用烃类气体(如CH4、C2H2、C2H4等)作为前驱体提供碳源,也可以利用固体碳聚体提供碳源,如Sun等利用化学气相沉积法将聚合物薄膜沉积在金属催化剂基体上,制备出高质量层数可控的石墨烯。与化学气相沉积法相比,等离子体增强化学气相沉积法可在更低的沉积温度和更短的反应时间内制备出单层石墨烯。此外晶体外延生长法通过加热单晶6H-SiC 脱除Si,从而得到在SiC表面外延生长的石墨烯。但是SiC晶体表面在高温过程中会发生重构而使得表面结构较为复杂,因此很难获得大面积、厚度均一的石墨烯。而溶剂热法因高温高压封闭体系下可制备高质量石墨烯的特点也越来越受研究人员的关注。相比于其他方法,通过有机合成法可以制备无缺陷且具有确定结构的石墨烯纳米带。 1.1 试剂 细鳞片石墨(青岛申墅石墨制品厂,含碳量90%-99.9%,过200 目筛),高锰酸钾(KMnO4,纯度≥99.5%),浓硫酸(H2SO4, 纯度95.0%-98.0%),过氧化氢(H2O2, 纯度≥30%), 浓盐酸(HCl, 纯度36.0%-38.0%)均购自成都市科龙化工试剂厂;氢氧化钠(NaOH, 纯度≥96%)购自天津市致远化学试剂有限公司;水合肼(N2H42H2O, 纯度≥80%)购自成都联合化工试剂研究所. 实验用水为超纯水(>10 MΩ2cm). 1.2 仪器设备 恒温水浴锅(DF-101型,河南予华仪器有限公司), 电子天平(JT2003型,余姚市金诺天平仪器有限公司),真空泵(SHZ-D(Ⅲ)型,巩义市瑞德仪器设备有限公司),超声波清洗器(KQ5200DE型, 昆山市超声仪器有限公司),离心机(CF16RX型, 日本日立公司),数字式pH计(PHS-2C型,上海日岛科学仪器有限公司),超纯水系统(UPT-II-10T型,成都超纯科技有限公司)。

石墨烯的制备及评价综述

石墨烯的制备及评价综述 摘要:近年来, 石墨烯以其独特的结构和优异的电学性能和热学性能, 在化学、物理和材料学界引起了广泛的研究兴趣。人们已经在石墨烯的制备方面取得了积极的进展, 为石墨烯的基础研究和应用开发提供了原料保障。通过大量引用参考文献, 简要了解石墨烯的应用方面,并综述石墨烯的几种制备方法: 物理方法(微机械剥离法、液相或气相直接剥离法)与化学法(化学气相沉积法、晶体外延生长法、氧化?还原法)[1]。通过分析比较各种制备方法的优缺点, 对几种方法进行评价,并指出了自己的看法。 关键词:石墨烯制备方法综述 中图分类号:O613 文献标识码:A Preparation and Application of Graphene Abstract: Graphene has attracted much interest in recent years due to its unique and outstanding properties. Different routes to prepare graphene have been developed and achieved. Brief introduction of application of graphene is given in this article. Preparation methods of graphene used in recent years are intensively introduced, including micromechanical cleavage, chemical vapor deposition, liquid/gasphase-based exfoliation of graphite, epitaxial growth on an insulator, chemical reduction of exfoliated graphene oxide, etc. And their advantages and shortcomings are further discussed in detail. I have also given my own opinion by the end of this article. Key words: graphene; preparation; overview 正文 2010年10月5日,英国曼彻斯特大学科学家安德烈·盖姆与康斯坦丁·诺沃肖洛夫因在二维空间材料石墨烯的突破性实验获得2010年诺贝尔物理学奖。一时间,石墨烯成为科学家们关注的焦点。石墨烯以其独特的结构,以及其优越的电学性能和导热性能,在物理、化学以及材料学界引起了广泛的研究兴趣。 石墨烯或称纳米石墨片,是指一种从石墨材料中剥离出的单层碳原子薄膜,它是由单层六角元胞碳原子组成的蜂窝状二维晶体。简单地说,它是单原子层的石墨晶体薄膜,其晶格是由碳原子构成的二维六角蜂窝结构。其厚度为0.34nm,是二维纳米结构。它是其他石墨材料的基本组成。当包裹起来的时候,就组成富勒烯。同时,他也是另一种重要材料――碳纳米管的组成,碳纳米管就是由这种结构卷曲构成的。三维的石墨则是有许多的石墨烯层叠而成。[2]

石墨烯分散方法

石墨烯分散方法 石墨烯具有优良的性能,科研工作者考虑将其作为增强体加入到基体材料中以提高基体材料的性能。但是,由于其较大的比表面积,再加上片层与片层之间容易产生相互作用,极易出现团聚现象,而且团聚体难以再分开,不仅降低了自身的吸附能力而且阻碍石墨烯自身优异性能的发挥,从而影响了石墨烯增强复合材料性能的改进。为了得到性能优异的石墨烯增强复合材料,科研工作者在克服石墨烯团聚、使其分散方面做了诸多研究。分散方法简介如下: 1、机械分散发 利用剪切或撞击等方式改善石墨烯的分散效果。吴乐华等以纯净石墨粉为原料,无水乙醇为溶剂,采用湿法球磨配合超声、离心等方式得到石墨烯分散液,通过扫描电镜、透射电镜和拉曼光谱分析均证明石墨烯为几个片层分散。 2、超声分散发 利用超声的空化作用,以高能高振荡降低石墨烯的表面能,从而达到改善分散效果的目的。Umar等将石墨在N-甲基吡咯烷酮(NMP)中采用低功率超声处理,随着超声时间的延长,石墨烯分散液的浓度随之升高,当超声时间超过462h后,石墨烯分散液浓度能够达到1.2mg/mL,这

是由于超声所产生的溶剂与石墨烯之间的能量大于剥离石墨烯片层所需要的能量,进而实现了石墨烯的分散。3、微波辐射发 采用微波加热的方式产生高能高热用以克服石墨烯片层间的范德华力。Janowska等采用氨水作为溶剂,利用微波辐射处理在氨水中的膨胀石墨以制备石墨烯分散液,透射电镜观测结果表明制得的石墨烯主要为单、双和少层(少于十层)石墨烯,并且能够在氨水中稳定分散,研究证实微波辐射产生的高温能够使氨水部分气化,产生的气压对克服石墨烯片层间的范德华力具有显著的作用。 4、表面改性 通过离子液体对膨胀石墨进行表面改性来提高石墨烯的分散性。这种改性属于物理方法,它能降低改性过程对石墨烯结构和官能团的影响。经过改性的石墨烯片层粒径小,呈现出褶皱的状态;通过离子液体改性后的石墨烯可以长时间在丙酮溶液中保持均匀的分散状态,并且能够均匀分布在硅橡胶基体中,离子液体链长增加使得样品更加均匀地分散。 采用具有强还原能力的没食子酸作为稳定剂和还原剂,制得了具有高分散性的石墨烯。由于分子中苯环结构和石墨烯之间形成了π—π共轭相互作用,从而作为稳定剂吸附在石墨烯表面,这使得石墨烯片层具有较强的负电性,

氧化石墨烯改性玄武岩纤维及其增强环氧树脂复合材料性能_叶国锐

复合材料学报第31卷 第6期 12月 2014年Acta Materiae Comp ositae SinicaVol.31 No.6 December 2 014文章编号:1000-3851(2014)06-1402-07 收稿日期:2013-09-27;录用日期:2013-11-07;网络出版时间:2014-01-2 0 09:42网络出版地址:www.cnki.net/kcms/detail/10.13801/j .cnki.fhclxb.20141202.001.html基金项目:深圳市战略性新兴产业发展专项(ZD SY20120619141411025)通讯作者:曹海琳,教授,研究方向为复合材料性能设计及开发。 E-mail:caohl@h it.edu.cn引用格式:叶国锐,晏义伍,曹海琳.氧化石墨烯改性玄武岩纤维及其增强环氧树脂复合材料性能[J].复合材料学报,20 14,31(6):1402-1408.Ye Guorui,Yan Yiwu,Cao Hailin.Basalt fiber modified with graphene oxide and properties of its reinforced epoxy  compos-ites[J].Acta Materiae Comp ositae Sinica,2014,31(6):1402-1408.氧化石墨烯改性玄武岩纤维及其增强环氧树脂 复合材料性能 叶国锐1,晏义伍1,曹海琳*1,2 (1.深圳航天科技创新研究院深圳市复合材料重点实验室,深圳518057;2.哈尔滨工业大学化工学院,哈尔滨15 0001)摘 要: 为了改善玄武岩纤维/环氧树脂复合材料的界面性能,通过偶联剂对氧化石墨烯进行改性,并将改性后的氧化石墨烯引入到上浆剂中对玄武岩纤维进行表面涂覆改性,同时制备了氧化石墨烯-玄武岩纤维/环氧树脂复合材料。采用FTIR表征了氧化石墨烯的改性效果;运用SEM分析了改性上浆剂处理对玄武岩纤维表面及复合材料断口形貌的影响和作用机制。结果表明:偶联剂成功接枝到氧化石墨烯表面; 玄武岩纤维经氧化石墨烯改性的上浆剂处理后,表面粗糙度及活性官能团含量增加,氧化石墨烯-玄武岩纤维/环氧树脂界面处的机械齿合作用及化学键合作用增强,界面黏结强度得到改善,玄武岩纤维的断裂强力提高了30.8%,氧化石墨烯-玄武岩纤维/环氧树脂复合材料的层间剪切强度提高了10.6%。 关键词: 氧化石墨烯;表面改性;玄武岩纤维;力学性能;复合材料中图分类号: TB332 文献标志码: A Basalt fiber modified with graphene oxide and properties of its reinforced epoxy  compositesYE Guorui 1, YAN Yiwu1,CAO Hailin*1, 2(1.Shenzhen Key Laboratory of Composite Materials,Shenzhen Academic of Aerospace Technology,Shenzhen 518057,China;2.School of Chemical Engineering and Technology,Harbin Institute of Technology,Harbin 150001,China)Abstract: To improve the interfacial properties of basalt fiber/epoxy composites,the graphene oxide modified withcoupling agent was introduced into sizing agent,and the modified sizing agent was used to modify basalt fiber andthe graphene oxide-basalt fiber/epoxy composites were prepared.The modification effect of graphene oxide wascharacterized by FTIR.The effect of modified sizing modification on surface of basalt fiber and composites cross-sectional morphologies and reaction mechanism were investigated using SEM.The results show that coupling agentis successfully grafted onto the surface of graphene oxide.Surface roughness and reactive functional groups are in-creased after basalt fiber being infiltrated in sizing agent modified by graphene oxide,and the mechanical interlockingand chemical bonding of the graphene oxide-basalt fiber/epoxy interface are enhanced,the interface bonding strengthis improved,the fracture strength of basalt fibers is improved by 30.8%and the interlaminar shear strength of gra-phene oxide-basalt fiber/epoxy  composites is improved by 10.6%.Key words: graphene oxide;surface modification;basalt fiber;mechanical properties;composites 玄武岩纤维是以天然玄武岩矿石作为原料,经 高温熔融、拉丝、冷却而得到的一种新型无机纤 维[1] ,具有突出的力学性能、耐高温、高耐腐蚀与化 学稳定性、吸湿性低等优点。以其为增强相的复合材料制品被广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑、化工和医学等领域,被认为是21世纪最具发展潜 力的新型材料之一[ 2- 4]。复合材料的性能很大程度上依赖于复合材料的界面性能,而界面性能除了取

综述石墨烯的制备与应用

半导体物理课程作业 石墨烯的制备与应用(材料)

目录 一、石墨烯概述 (2) 二、石磨烯的制备 (3) 1、机械剥离法 (3) 2、外延生长法 (5) 3、化学气相沉积法 (6) 4、氧化石墨-还原法 (6) 5、电弧法 (9) 6、电化学还原法 (9) 7、有机合成法 (10) 三、石墨烯的应用 (11) 1、石墨烯在电子器件领域的应用 (11) 1.1 石墨烯场效应晶体管 (11) 1.2 石墨烯基计算机芯片 (12) 1.3 石墨烯信息存储器件 (13) 2、石墨烯在能源领域的应用 (14) 2.1 石墨烯超级电容器 (14) 2.2 锂离子电池 (15) 2.3 太阳能电池 (16) 2.4 储氢/甲烷器件 (17) 3、石墨烯在材料领域的应用 (18) 3.1 特氟龙材料替代物 (18) 3.2 石墨烯聚合物复合材料 (18) 3.3 光电功能材料 (19) 4、石墨烯在生物医药领域的应用 (20) 4.1 基于氧化石墨烯的纳米载药体系 (20) 4.2 氧化石墨烯对DNA/基因/蛋白的选择性检测 (21) 4.3用于生物成像技术 (23) 4.4 石墨烯在肿瘤治疗方面的应用 (23) 四、总结及展望 (24) 参考文献 (25)

一、石墨烯概述 碳广泛存在于自然界中,是构成生命有机体的基本元素之一。碳基材料是材料界中一类非常具有魅力的物质,从无定形的碳黑到晶体结构的天然层状石墨;从零维纳米结构富勒烯到一维碳纳米管无不给人们带来炫丽多彩的科学新思路。而二维碳基材料石墨烯的发现,不仅极大地丰富了碳材料的家族,而且其所具有的特殊纳米结构和性能,使得石墨烯无论是在理论还是实验研究方面都已展示出了重大的科学意义和应用价值,从而为碳基材料的研究提供新的目标和方向。 碳的晶体结构—石墨和金刚石(三维)是自然界中最早为人们熟知的两种碳同素异构体,因化学成键方式不同而具有截然相反的特性。1985年,一种被称为“巴基 (零维)被首次发现,三位发现者于11年后, 即1996年获诺贝尔球”的足球形分子C 60 化学奖。1991年,由石墨层片卷曲而成的一维管状结构: 碳纳米管被发现,发现者饭岛澄男(Sumio Iijima)于2008年获卡弗里纳米科学奖。石墨烯(Graphene)是只有一个原子层厚的单层石墨片,是石墨的极限形式。作为碳的二维晶体结构, 石墨烯的出现最终为人类勾勒出一幅点、线、面、体(从零维到三维)相结合的完美画面(图1)。 图1 碳的晶体结构 石墨烯作为一种独特的二维晶体,有着非常优异的性能:具有超大的比表面积,理论值为2630m2/g;机械性能优异,杨氏模量达1.0TPa;热导率为5300W·m-1·K-1,是铜热导率的10多倍;几乎完全透明,对光只有2.3%的吸收;在电和磁性能方面具有很多奇特的性质,如室温量子霍尔效应、双极性电场效应、铁磁性、超导性及高

石墨烯材料研究进展

石墨烯材料研究进展 化学工程与工艺 0909403068 王月 摘要:石墨烯具有非凡的物理及电学性质,如高比表面积、高导电性、高机械强度、易于修饰及大规模生产等。2004年石墨烯的成功剥离,使石墨烯成为形成纳米尺寸晶体管和电路的“后硅时代”的新潜力材料,其产品研发和应用目前正在全球范围内急剧增加。本文通过对石墨烯的特性、制备和应用现状几方面进行了综述。 关键词:石墨烯制备应用进展 石墨烯是碳 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,是构筑 零维富勒 烯、一维碳 纳米管、三 维体相石墨等sp2杂化碳(即碳以双键相连或连接其他原子)的基本结构单元,如图1所示。石墨烯的理论研究已有60多年的历史,但直至2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈〃海姆和康斯坦丁〃诺沃肖洛夫,

利用胶带剥离高定向石墨的方法获得真正能够独立存在的二维石墨 烯晶体,并发现了石墨烯载流子的相对论粒子特性,才引发石墨烯研 究热。这以后,制备石墨烯的新方法层出不穷,人们发现,将石墨烯 引入工业化生产的领域已为时不远了[1]。 1石墨烯的特性 石墨烯是零带隙半导体,有着独特的载流子特性,为相对论力学 现象的研 究提供了一条重要 途径;电子在石墨 烯中传输的阻力很 小,在亚微米距离 移动时没有散射,具 有很好的电子传输 性质;石墨烯韧性 好,它们每100nm 距离上承受的最大 压力可达2.9N [2],是迄今为止发现的力学性能最好的材料之一。石墨烯特有的 能带结构使空穴和电子相互分离,导致了新电子传导现象的产生,如 量子干涉效应、不规则量子霍尔效应。Novoselov 等观察到石墨烯具 有室温量子霍耳效应,使原有的温度范围扩大了10倍。石墨烯在很 多方面具备超越现有材料的特性,具体如图 2 [3]所示,日本企业的 一名技术人员形容单层石墨碳材料“石墨烯”是“神仙创造的材料”。 图2 石墨烯的特点

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