石墨烯研究现状及应用前景
石墨烯的应用现状及发展
石墨烯的应用现状及发展石墨烯是一种由碳原子构成的二维材料，具有优异的电子、热学、力学和光学性质。
由于其独特的结构和性质，石墨烯被广泛研究和应用于多个领域。
本文将对石墨烯的应用现状及发展进行详细介绍。
一、电子学应用石墨烯的优异电子性质使其在电子学领域具有广泛应用前景。
石墨烯是一种零带隙材料，具有高载流子迁移率和高电导率，适用于制备高速晶体管和其他电子器件。
目前，石墨烯晶体管已成功制备，展现出了优异的电子传输性能。
石墨烯还可用于制备高性能柔性电子器件、传感器和光电导材料等。
二、能源应用石墨烯在能源领域的应用主要包括电池、超级电容器和太阳能电池等。
由于石墨烯的高电导率、高比表面积和优异的电化学性能，它被广泛应用于锂离子电池和超级电容器中。
石墨烯基锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命和快速充放电速度等优势。
石墨烯还可以用于制备高效率的太阳能电池材料，提高光电转换效率。
三、材料科学应用石墨烯在材料科学领域的应用包括复合材料、纳米材料和柔性电子器件等。
石墨烯具有优异的力学性能和高拉伸强度，可用于制备高性能的纳米材料。
石墨烯基复合材料具有高导电性、高热导率和优异的机械性能，被广泛应用于航空航天、电子封装和结构材料等领域。
四、光学和光电器件石墨烯在光学和光电器件领域的应用主要包括光电探测器、光电二极管和激光器等。
由于石墨烯的光线吸收能力强、载流子迁移率高和透明性优良，它被广泛用于制备高性能的光电探测器和光电二极管。
石墨烯还可以用于制备紧凑型激光器，具有高功率、快速调制和窄线宽等优点。
五、生物医学应用石墨烯在生物医学领域的应用主要包括生物传感器、药物传递和组织工程等。
石墨烯具有优异的生物相容性、生物传导性和多功能性，可用于制备高灵敏度的生物传感器和药物传递系统。
石墨烯还可用于制备三维生物打印材料，促进组织的再生和修复。
石墨烯具有广泛的应用前景，在电子学、能源、材料科学、光学和光电器件以及生物医学等领域都有重要的应用。
石墨烯技术的应用前景
石墨烯技术的应用前景石墨烯是近年来备受关注的材料，具有优异的导电、导热、力学和化学性质。
在科学家们的不懈努力下，石墨烯制备技术已经得到了较大突破，其广泛的应用前景也逐渐显现出来。
一、电子领域随着芯片制造技术的不断提高，电子产品的性能越来越强大。
而石墨烯作为一种优异的导电材料，则是其应用的一个重要方向。
相比传统的金属导线，石墨烯导线具有更小的线径和更好的导电性，可以大大提高电子产品的传输速度和稳定性。
此外，石墨烯的高透明度也使其成为一种优秀的透明导电膜材料，适用于显示器等电子产品的制造。
二、能源领域随着全球能源消耗的不断增加，石墨烯的应用在能源领域也变得越来越重要。
石墨烯电池作为其中的一种应用，具有高能量密度、长寿命、快速充电等优点，将成为未来可再生能源开发的重要技术之一。
此外，利用石墨烯的吸附性能，可以制造高效的污染物吸附材料，可以用于净水、净空等领域。
三、医疗领域石墨烯的化学稳定性和生物相容性，使其在医疗领域具有巨大的应用前景。
利用石墨烯的导电性和高强度，可以制造医疗器械和人工器官等高科技产品。
同时，石墨烯的吸附性能也为生物医学领域提供了新的思路，可以用于抗生素释放、药物输送等方面。
四、材料领域除了以上提到的领域，石墨烯的应用在材料领域也不容忽视。
利用石墨烯的力学特性和吸附性能，可以制造高强度、轻质的复合材料。
同时，石墨烯的导热性能和高表面积特性，使其可以用于制造高效的散热材料。
综合来看，石墨烯的应用前景十分广阔，涵盖了多个重要领域。
尽管目前存在一些瓶颈问题，例如规模化生产、材料稳定性等方面，但相信随着技术的不断提高和研发团队的不懈努力，石墨烯的发展必将迎来前所未有的机遇。
石墨烯材料的研究及其应用前景
石墨烯材料的研究及其应用前景石墨烯材料是近年来备受关注的新材料之一，其优异的物理和化学性质让人们对其应用前景充满期待。
本文将从石墨烯的历史发展、材料性质、研究现状和应用前景四个方面展开论述。
历史发展石墨烯是由英国曼彻斯特大学的两位科学家Kostya Novoselov和Andre Geim于2004年首次成功制备出来的。
而这也使得他们两位获得了2010年度的诺贝尔物理学奖。
虽然石墨烯是近年来才被发现和制备出来的，但是其结构却早在20世纪60年代就已经被理论学家和科学家预测出来。
材料性质石墨烯是一种单层的二维碳材料，由于其极薄、极硬、高强、高导、高透和高稳定性的结构特性，在应用方面具有广泛的潜力。
例如，在电子学、能源、催化剂、生物医学等领域，石墨烯材料都有着极为广泛的应用前景。
对于材料本身的物理性质，石墨烯具有高电导率、高极限电流密度、良好的热导率、非常高的比表面积、高度的机械强度、优异的光学特性和化学稳定性。
此外，石墨烯材料还具有统一理论和严密数学描述，这也为其进行理论设计和实验研究提供了极大的便利。
研究现状石墨烯材料的研究具有极为广泛的领域和应用，因此也成为了当前研究热点之一。
石墨烯可以通过化学气相沉积、机械剥离、化学还原、溶液还原等多种方法进行制备。
在石墨烯的制备过程中，如何保证其质量和单层性是研究的重点之一。
目前，石墨烯的特性和应用方向的研究涉及到物理学、材料科学、化学、生物学、医学等多个领域。
在国外，很多大型公司和机构都投入了大量的精力和研究经费进行石墨烯的制备和应用研究，取得了许多令人瞩目的成果。
例如，三星电子已经研制出了一种采用石墨烯材料制造的显示屏原型，该屏幕能够消耗更少的电能，且具有超高精度的图像显示效果。
应用前景如上所述，石墨烯由于其出色的物理和化学性质，具有极广泛的应用前景。
在电子学领域，石墨烯可用于制备超薄、高速芯片及其它电子器件，例如高性能CMOS器件、高性能FET、透明电极和发光二极管等。
石墨烯的应用现状及发展
石墨烯的应用现状及发展石墨烯是一种由碳原子形成的二维薄膜，具有单层结构、高比表面积、强的力学特性和电学特性等优良性质。
自2004年石墨烯被发现以来，人们已经发现了其在许多领域的广泛应用前景，包括电子学、能源、生物医学、化学催化和材料等领域。
本文将就石墨烯的现状及未来发展做一个概括性介绍。
1. 电子学应用石墨烯是电子迁移速度最快的材料之一，这使得石墨烯在电子学领域具有广阔的应用前景。
石墨烯的电学性质主要基于电荷移动和相互作用，它在高频电子器件、太阳能电池、柔性电子学和传感器等应用方面都有潜力。
2. 能源应用石墨烯的高电导性和低电子转移电阻使其成为能源存储材料的理想候选者。
石墨烯和其衍生物已在超级电容器、锂离子电池、燃料电池和太阳能电池等能源体系中被成功应用，同时还有石墨烯纳米线、石墨烯石墨烯氧化物等材料也正逐渐被广泛应用于新型能源系统中。
3. 生物医学应用石墨烯因其具有优异的生物相容性、生物功能化进一步拓展了它在生物医学领域的应用。
石墨烯在生物成像、控制释放和药物传递等方面发挥着重要作用。
石墨烯的电学和热学性质、强半导体特性使其成为一种重要的生物传感器，被用于在应用生物医学和生化传感领域的研究。
4. 化学催化石墨烯的高比表面积和化学稳定性赋予了它在催化领域的应用潜力。
石墨烯可以与不同的催化剂相结合形成多种复合材料，这些复合物在氧化还原催化、光催化和热催化等领域中拥有良好的应用前景，可以在催化剂的降低、催化过程的高选择性和催化剂重复利用等方面发挥重要作用。
5. 材料应用石墨烯的高比表面积和高电导率使得它成为一种理想的复合材料和增强材料，目前已经被广泛应用于汽车和航空领域等。
石墨烯纳米管等复合材料已经被用于制备纳米传感器，同时在消费电子、高性能运动器材等领域得到了广泛应用。
石墨烯的应用前景非常广泛，但是现有工艺、设备等硬件条件限制了大规模石墨烯材料的生产。
同时，石墨烯具有较高的价格，这也限制了其在一定程度上的应用。
石墨烯光电特性的研究与应用
石墨烯光电特性的研究与应用随着中国科学家们在石墨烯领域的发现和研究不断深入，石墨烯作为一种新型材料，已经引起了世界范围内的广泛关注。
其中，石墨烯的光电特性更是备受关注。
本文将从石墨烯的光电特性出发，探讨其研究现状及应用前景。
一、石墨烯的光电特性石墨烯，简单来说就是由碳原子组成的二维晶体材料，在其表面和边缘都具有非常优异的光学和电学性质。
其中，石墨烯的光电特性，主要表现在以下几个方面：1. 显著的吸收和折射：石墨烯具有显著的光学吸收效应，可将光线以超过97%的效率吸收。
同时，石墨烯的相对折射率也非常明显。
2. 高透过率和透射率：石墨烯的透射率非常高，可以达到97.7%。
同时，其透过率也达到了80%以上。
由此，石墨烯的透明度可以与玻璃媲美。
3. 明显的光学非线性效应：石墨烯具有显著的光学非线性效应，可用于激光器等光学器件。
4. 热光学效应：石墨烯还具有显著的热光学效应，可用于热传输和热管理等领域。
5. 其他优异性质：石墨烯还具有优异的电学性能，例如高载流子迁移率以及超短的载流子寿命等。
通过对石墨烯的这些光电特性的研究与探索，科学家们逐渐发现了石墨烯在多个领域的广泛应用前景。
二、石墨烯光电特性的研究现状1. 石墨烯的光学吸收研究石墨烯对光的吸收效应非常显著，可以达到超过97%的效率。
石墨烯的光学吸收研究主要针对其光学学习特性进行探讨。
例如，一项研究发现，单层石墨烯对于可见光的吸收率与入射光的波长呈反比例关系。
此外，随着石墨烯层数的增加，其对光的吸收效率也会逐渐降低。
2. 石墨烯的透明性研究石墨烯的透明度极高，可与玻璃媲美。
石墨烯的透明性研究主要探讨石墨烯的透过率与其在不同波长下的透明度，以及石墨烯的光学和电学制备方法等。
3. 石墨烯的光电器件研究石墨烯的光电性能非常优异，已经被应用于多种光电器件的制备中。
例如，石墨烯被用于制造柔性纤维型光电器件等。
此外，石墨烯与其他材料的复合也被广泛研究。
4. 其他石墨烯光电特性的研究石墨烯作为一种新型材料，其光电特性还有很多有待探索的领域。
石墨烯的应用现状及发展
石墨烯的应用现状及发展石墨烯是一种全新的材料，由单层碳原子以二维晶格排列而成。
其结构独特，具有许多优异的物理性质，包括高导电性、高热导性、高强度、柔韧性和透明性等。
自2004年石墨烯被首次发现以来，其在各领域的应用潜力被广泛关注和研究。
本文将从石墨烯的应用现状和未来发展方向两个方面，探讨石墨烯材料的前景与挑战。
石墨烯的应用现状1. 电子学领域由于石墨烯具有出色的导电性能，因此在电子学领域有着广泛的应用前景。
石墨烯可以作为高性能晶体管的材料，用于制造更小、更快的电子设备。
石墨烯还可以用于制造柔性电子产品，如可弯曲显示屏、智能穿戴设备等。
在电池领域，石墨烯的高导电性和高比表面积可以显著提高电池的充放电效率和储能密度。
2. 光电子学领域石墨烯具有极高的光透过率和光吸收率，因此可以用于制造高性能的光电器件。
石墨烯透明导电膜可以应用于太阳能电池、光电探测器、光电显示器等器件中。
石墨烯的独特光学性质还使其成为制备超薄光学元件的理想材料，如超薄透镜、纳米光栅等。
3. 材料领域石墨烯具有极高的强度和韧性，可以制备出各种高性能的复合材料。
这些复合材料具有优异的力学性能和导电性能，在航空航天、汽车制造、建筑材料等领域有着广泛的应用前景。
石墨烯还可以用于制备高性能的防腐涂料、抗静电材料等。
4. 生物医学领域石墨烯具有良好的生物相容性和生物活性，可以用于制备生物传感器、药物载体、组织工程支架等生物医学器件。
研究表明，石墨烯及其衍生物在癌症治疗、基因传递、细胞成像等方面具有巨大的潜力。
石墨烯的发展趋势1. 大规模制备技术目前，石墨烯的大规模制备技术仍是一个世界性难题。
传统的机械剥离法和化学气相沉积法虽然可以制备出高质量的石墨烯样品，但是成本高、产量低，无法满足广泛应用的需求。
发展低成本、高效率的石墨烯大规模制备技术是当前的重点研究方向。
2. 功能化修饰技术石墨烯的很多优异性能是由其特殊的二维结构所决定的，但是这也使得石墨烯在某些方面表现出一定的局限性，比如化学稳定性差、易团聚等。
石墨烯技术的应用及前景展望
石墨烯技术的应用及前景展望一、石墨烯简介石墨烯是一种单层厚度为纳米级的碳材料，具有极高的导电性、热导率、机械强度和超轻质量等优异性能。
其结构由一层层的强共价键连接而成的六角形碳原子组成，具有较强的化学稳定性和生物相容性。
自2004年石墨烯首次被制备出来以来，其受到了广泛的研究和关注，由此产生了许多的石墨烯应用技术。
二、石墨烯技术的应用领域1. 电子行业石墨烯作为半导体材料，能够极大地提高电子器件的性能和加工效率。
石墨烯晶体管、石墨烯场效应晶体管、石墨烯超快速电路等将成为未来电子技术的核心组成部分。
2. 光电行业石墨烯具有优异的光电性能，能够制备出高效率的光伏电池、高性能的光电传感器、高亮度、高稳定性的LED灯等，在光电行业具有广阔的应用前景。
3. 材料行业石墨烯具有很高的强度、硬度和韧性，可以被制备成各种复合材料，被广泛应用于建筑、汽车工业等领域。
4. 生物医学石墨烯具有极好的生物相容性和生物稳定性，可以用于生物医学材料的制备和医疗器械的研发。
石墨烯的超薄结构和强烈的光电响应性质可以用于制造生物传感器和绿色荧光剂，并在生物光子学中提供全新的解决方案。
三、石墨烯技术的前景石墨烯技术的广泛应用，将深刻地影响人类现代科技的发展方向。
由于石墨烯具有非常高效的导电性和热导率，可以用于新型节能材料、新型锂电池、高效率的热电材料等。
除此之外，石墨烯还可以被制备成高效的催化剂和光催化剂，能够用于环保、化学工业等众多领域。
石墨烯技术将帮助解决许多现代科技所面临的挑战，具有巨大的市场潜力和发展前景。
与此同时，围绕着石墨烯技术的研究也在不断地推进。
人们正在努力探索其应用范围，开发新的石墨烯制备方法和技术。
石墨烯的可控性、可扩展性以及生产成本的降低也成为了研究重点，这将更有利于石墨烯技术的推广和工业化应用。
总之，石墨烯技术将会在未来的科技发展道路中发挥越来越重要的作用。
石墨烯具有不同于其他材料的独特优异性能，其应用领域将逐渐拓展，未来还将会有更多的惊人应用被发掘出来。
石墨烯研究报告
石墨烯研究报告石墨烯是一种由碳原子薄层构成的材料，具有许多独特的物理和化学性质，使其在电子学、电磁学、力学和光学领域中展现出重要的应用前景。
近年来，石墨烯的研究迅速发展，在各个领域中都取得了重要的成果和突破。
一、最新石墨烯研究成果1.提高石墨烯量子化合成效率的新方法石墨烯量子化合成是一种利用金属催化剂在气相中将碳原子聚集成石墨烯的方法。
由于石墨烯的高表面能和化学惰性，使其在制备过程中难以控制，从而导致反应产物不确定、量子化合成效率低下等问题。
为了解决这个问题，研究人员提出了一种新的方法——在反应过程中加入适量的乙烯，可以有效提高石墨烯的量子化合成效率。
根据发表在ACS Nano上的最新研究论文，使用这种新方法制备的石墨烯，结晶度更高、结构更完整，并具有更好的导电性能和可控性。
2.石墨烯在DNA纳米电子学中的应用DNA纳米电子学是一种与基因组学、纳米技术和电子学相关的交叉学科领域。
最近，研究人员发现，石墨烯可以用于制备DNA纳米电子学中的电极、传感器和探针等。
这是因为石墨烯具有高度可调控的电导性和相对稳定的生物相容性。
关于这一点，Research Fellow Krishnan Shrikanth博士在接受媒体采访时表示，“我们的研究解决了DNA转录的可控和准确性问题，同时也展现出石墨烯在基因测序、基因诊断和纳米药物递送中的潜力。
”3.利用石墨烯改善水氧化还原反应效率的新途径水氧化还原反应是一种非常重要的电化学反应，具有广泛的应用领域，如能源、环境和化学生产等。
由于石墨烯具有高表面积、良好的电化学特性和生物相容性等独特性质，近年来被广泛应用于水氧化还原反应中。
最近，研究人员发现，通过控制石墨烯与金属离子的相互作用，可以实现更高效的水氧化还原反应。
这种新途径将在开发新型电化学催化剂和改进电池和燃料电池等重要应用方面具有重要的作用。
二、石墨烯的应用前景石墨烯在电子学、电磁学、力学和光学领域中具有重要的应用前景，其中一些可能打破传统技术的局限。
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石墨烯材料研究现状及应用前景崔志强（重庆文理学院材料与化工学院，重庆永川402160）摘要：近几年来, 石墨烯材料以其独特的结构和优异的性能, 在化学、物理和材料学界引起了轰动。
本文引用大量最新的参考文献,阐述了石墨烯的制备方法如机械剥离法、取向附生法、加热 SiC 法、爆炸法、石墨插层法、热膨胀剥离法、电化学法、化学气相沉积法、氧化石墨还原法、球磨法等，分析了各种制备方法的优缺点。
论述了石墨烯材料在透明电极、传感器、超级电容器、能源储存、复合材料等方面的应用，同时简要分析了石墨烯材料研究的现实意义，展望了其未来的发展前景。
关键词：石墨烯材料；制备方法；现实意义；发展现状；应用前景中图分类号: TQ323 文献标识码:A 文章编号:Research status and application prospect of graphene materialsCui Zhiqiang(Faculty of materials and chemical engineering, Chongqing Academy of Arts and Sciences, Yongchuan, Chongqing 402160) Abstract: In recent years, graphene has caused a sensation in chemical, physical and material science due to its unique structure and excellent properties. Cited in this paper a large number of the latest references, expounds the graphene preparation methods such as layer method, thermal mechanical stripping method, orientation epiphytic method, heating SiC method, explosion, graphite intercalation expansion stripping method, electrochemical method, chemical vapor phase deposition method, graphite oxide reduction method, ball milling method, and analyze the advantages and disadvantages of various preparation methods. This paper discusses the application of graphene materials in transparent electrodes, sensors, super capacitors, energy storage and composite materials, and briefly analyzes the practical significance of the study of graphene materials, and gives a prospect of its future development.Keywords: graphene materials; preparation methods; practical significance; development status; application prospect0 引言1985 年英美科学家发现富勒烯[1]和1991 年日本物理学家Iijima 发现碳纳米管[2]，加之英国曼彻斯特大学科学家于2004 年成功制备石墨烯[3]之后，金刚石（三维）、石墨（三维）、石墨烯（二维）、碳纳米管（一维）和富勒烯（零维）组成了一个完整的碳系材料“家族”。
从理论上说，石墨烯是除金刚石外所有碳晶体的基本结构单元，如果从石墨烯上“剪”出不同形状的薄片，进一步就可以包覆成零维的富勒烯，卷曲成一维的碳纳米管，堆叠成三维的石墨，如图1 所示[4]。
由于石墨烯优异的电学、热学、力学性能，近年来各国科研人员对其的研究日益增长，已经是材料科学领域的研究热点之一。
2010 年诺贝尔物理学奖揭晓[5-6]之后，人们对石墨烯的研究和关注越来越多，新的发现不断涌现。
在不断深入研究石墨烯的制备方法和性质的过程中，其应用领域也在不断扩大。
由于石墨烯缺乏带隙以及在室温下的超高电子迁移率、低于银铜的电阻率、高热导率[7]等，在光电晶体管、生化传感器、电池电极材料和复合材料方面有着很高的应用价值；由于它很低的电阻率和极大的载流子迁移率，人们很快发现了石墨烯在光电探测领域的潜能，并且认为将会是很具发展前途的材料之一。
1 石墨烯材料的制备方法1.1 石墨烯制备方法目前，石墨烯的制备手段通常可以分为两种类型，化学方法和物理方法。
物理方法，是从具有高晶格完备性的石墨或者类似的材料来获得，获得的石墨烯尺度都在80 nm 以上。
而化学方法是通过小分子的合成或溶液分离的方法制备的，得到石墨烯尺度在10 nm 以下。
物理方法包括：机械剥离法、取向附生法、加热 SiC 法、爆炸法；化学方法包括石墨插层法、热膨胀剥离法、电化学法、化学气相沉积法、氧化石墨还原法、球磨法。
这些制备方法有着各自的优缺点，如机械剥离法简单，可获得高品质的石墨烯，但重复性差、产量和产率很低; 溶液液相剥离法制备过程简单且未破坏石墨烯面内原子结构，但该法效率低，而且单片层和多层石墨烯共存，很难将单片层石墨烯分离出来;外延生长法可制备得到大面积的单层石墨烯，但是该方法制备条件苛刻，需要高温和高真空，且石墨烯难从衬底上转移出来; 化学气相沉积法制备的石墨烯具有较完整的晶体结构，石墨烯面积大，在透明电极和电子设备等领域表现出很明显的应用优势，但存在产量较低，成本偏高，石墨烯难转移等缺点。
对比上述方法，还原氧化石墨烯法是指先将石墨在强酸和强氧化剂作用下进行氧化，制备氧化石墨烯( GO) ，然后再还原除去含氧官能团制备石墨烯［8］尽管还原氧化石墨烯法制备的石墨烯不能完全消除含氧官能团，制备的石墨烯存在缺陷和导电性差等缺点，但是其宏量和廉价制备为其在聚合物复合材料等宏量应用研究中提供了机会。
1.2 石墨烯基复合材料的制备由于薄层石墨烯片合成方法的潜力巨大、成本低廉，所以石墨烯片作为新兴填料在石墨烯复合材料上会有广泛的应用。
将石墨烯与无机物、聚合物等复合可以形成石墨烯复合材料。
因为石墨烯具有独特的优异性能，能够展示良好性能的石墨烯复合材料令人期待。
Ｓ．Ｈ．Ｙｕ等［9］证实：在还原态石墨烯片上，通过在聚合醇中高温分解前驱体乙酰丙酮铁就可以成功合成磁性化还原态石墨烯。
通过有效控制石墨烯片上的表面电荷密度和磁性纳米颗粒的尺寸就可以调节复合材料的磁性，其独特的性质使其在磁共振成像或蛋白质分离方面具有一定的应用潜力。
目前，石墨烯基复合材料的制备方法主要有化学耦合法、原位还原－萃取分散技术、共沉淀法、催化还原反应［10］等。
氧化石墨烯是结晶性高的石墨强力氧化后加水分解得到的化合物，与氟化石墨一样可以归类为有共价键的石墨层间化合物。
氧化石墨烯片表面带有大量亲水性酸性官能团，具有良好的润湿性能和表面活性，从而使其能在稀碱水和纯水中分散，形成稳定的胶状悬浮液，这使得石墨烯与其他材料的复合形式多样化。
如Graeme等［11］将TiO2吸附在氧化石墨烯上通过紫外线辅助的催化还原合成了TiO2－石墨烯纳米复合材料；Nethravathi等［12］通过氧化石墨烯与活性阴离子的复合，经还原制备了石墨烯－无机物纳米复合材料，说明氧化石墨烯的特殊结构使得石墨烯基复合材料的制备更容易以多样化的过程实现。
石墨烯复合材料的制备是目前石墨烯研究中的一大热点，因为虽然石墨烯本身的性能很好，但是与实际应用还有较大的距离，许多研究者希望通过石墨烯的复合达到在电学、电化学等领域实际应用的目的。
2 石墨烯材料的应用研究2.1 透明电极工业上已经商业化的透明薄膜材料是氧化铟锡(ITO) , 由于铟元素在地球上的含量有限, 价格昂贵,尤其是毒性很大, 使它的应用受到限制。
作为炭质材料的新星, 石墨烯由于拥有低维度和在低密度的条件下能形成渗透电导网络的特点被认为是氧化铟锡的替代材料, 石墨烯以制备工艺简单、成本低的优点为其商业化铺平了道路。
Mullen 研究组通过浸渍涂布法沉积被热退火还原的石墨烯, 薄膜电阻为900 , 透光率为70% , 薄膜被做成了染料太阳能电池的正极, 太阳能电池的能量转化效率为0.26%。
2009 年, 该研究组采用乙炔做还原气和碳源, 采用高温还原方法制备了高电导率( 1425S/ cm) 的石墨烯,为石墨烯作为导电玻璃的替代材料提供了可能。
2.2 传感器电化学生物传感器技术结合了信息技术和生物技术, 涉及化学、生物学、物理学和电子学等交叉学科。
石墨烯出现以后, 研究者发现石墨烯为电子传输提供了二维环境和在边缘部分快速多相电子转移, 这使它成为电化学生物传感器的理想材料。
Chen等采用低温热退火的方法制备的石墨烯作为传感器的电极材料, 在室温下可以检测到低浓度NO2 , 作者认为如果进一步提高石墨烯的质量, 则会提高传感器对气体检测的灵敏度。
石墨烯在传感器方面表现出不同于其它材料的潜能, 使越来越多的医学家关注它, 目前石墨烯还被用于医学上检测多巴胺、葡萄糖等。
2.3 超级电容器超级电容器是一个高效储存和传递能量的体系, 它具有功率密度大, 容量大, 使用寿命长, 经济环保等优点, 被广泛应用于各种电源供应场所。
石墨烯拥有高的比表面积和高的电导率, 不像多孔碳材料电极要依赖孔的分布, 这使它成为最有潜力的电极材料。
Chen 等[ 13] 以石墨烯为电极材料制备的超级电容器功率密度为10kW/ kg , 能量密度为28.5Wh/ kg , 最大比电容为205F/ g, 而且经过1200次循环充放电测试后还保留90%的比电容, 拥有较长的循环寿命。
石墨烯在超级电容器方面的潜在应用受到更多的研究者关注。
2.4 能源存储众所周知, 材料吸附氢气量和其比表面积成正比, 石墨烯拥有质量轻、高化学稳定性和高比表面积的优点, 使其成为储氢材料的最佳候选者。
希腊大学Fro udakis等设计了新型3D 碳材料, 孔径尺寸可调, 他们将其称为石墨烯柱。
当这种新型碳材料掺杂了锂原子时, 石墨烯柱的储氢量可达到6.1%( w t)。
Ataca 等用钙原子( Ca)掺杂石墨烯, 利用第一性原理和从头算起的方法得到石墨烯被Ca 原子掺杂后储氢量约为8.4% ( w t ) ; 他们还发现氢分子的键能适合在室温下吸/ 放氢, Ca会留在石墨烯表面, 有利于循环使用。