石墨烯复合材料的制备及其性能研究进展论文
石墨烯复合材料的研究进展
石墨烯复合材料的研究进展一、本文概述石墨烯，作为一种新兴的二维碳纳米材料，自2004年被科学家首次成功分离以来，其独特的物理、化学和机械性能引起了全球科研人员的广泛关注。
凭借其优异的导电性、高比表面积、良好的热稳定性和出色的力学性能，石墨烯在多个领域，特别是复合材料领域，展现出了巨大的应用潜力。
本文旨在全面综述石墨烯复合材料的研究进展，探讨其制备技术、性能优化以及在能源、环境、生物医学等领域的应用现状，并展望未来的发展趋势。
通过对相关文献的梳理和分析，我们期望能为读者提供一个清晰、系统的石墨烯复合材料研究脉络，为未来的科研工作和实际应用提供有益的参考。
二、石墨烯复合材料的制备方法石墨烯复合材料的制备方法多种多样，这些方法的选择和应用主要取决于所需复合材料的特性、石墨烯的形貌和尺寸、以及复合材料的应用领域。
以下是几种主要的石墨烯复合材料制备方法：溶液混合法：这种方法是制备石墨烯复合材料最简单、最直接的方法之一。
通过将石墨烯粉末或石墨烯溶液与基体材料溶液混合，然后进行搅拌、超声处理或热处理，使石墨烯均匀分散在基体材料中。
这种方法的优点是操作简单，可以大规模生产，但石墨烯的分散性和均匀性可能受到影响。
原位聚合法：这种方法通过在石墨烯表面引发聚合反应，使石墨烯与聚合物基体直接化学键合。
这种方法可以显著提高石墨烯与基体之间的界面相互作用，增强复合材料的性能。
然而，这种方法通常需要较高的反应温度和压力，操作相对复杂。
熔融共混法：这种方法是将石墨烯粉末直接与熔融的聚合物基体混合，然后通过热处理和机械搅拌使石墨烯均匀分散在基体中。
这种方法适用于高温稳定的聚合物基体，可以制备出高性能的石墨烯复合材料。
气相沉积法：这种方法通过在气相中分解含碳前驱体，使碳原子在基体表面沉积形成石墨烯。
这种方法可以制备出高质量的石墨烯，且石墨烯与基体之间的结合力强。
然而，这种方法需要特殊的设备和技术，成本较高。
近年来，随着科学技术的不断发展，新型的制备方法如3D打印、静电纺丝等也逐渐应用于石墨烯复合材料的制备。
《2024年石墨烯基复合材料的制备及其对染料的吸附性能研究》范文
《石墨烯基复合材料的制备及其对染料的吸附性能研究》篇一摘要：本文旨在研究石墨烯基复合材料的制备方法，并探讨其对染料的吸附性能。
通过实验，我们成功制备了不同配比的石墨烯基复合材料，并对其吸附染料的性能进行了深入分析。
结果表明，所制备的石墨烯基复合材料具有较高的吸附效率和稳定性，在废水处理中具有潜在的应用价值。
一、引言随着工业的快速发展，染料废水已成为重要的环境问题之一。
染料废水中含有大量的有机物和重金属离子，对环境和生物体造成严重危害。
因此，开发高效、环保的染料废水处理方法具有重要意义。
石墨烯基复合材料因其具有优异的物理和化学性质，在废水处理领域展现出良好的应用前景。
本文旨在研究石墨烯基复合材料的制备方法及其对染料的吸附性能，为实际应用提供理论依据。
二、石墨烯基复合材料的制备1. 材料与设备本实验所使用的原料包括石墨烯、金属氧化物等。
实验设备包括搅拌器、烘箱、研磨机等。
2. 制备方法采用溶胶凝胶法与高温煅烧法相结合的方式，将石墨烯与金属氧化物按一定比例混合、研磨、烘干、煅烧，制备得到石墨烯基复合材料。
三、染料吸附性能实验1. 实验方法选用常见染料（如罗丹明B、甲基橙等）作为实验对象，将石墨烯基复合材料与染料溶液混合，观察吸附过程，测定吸附前后的染料浓度变化。
2. 实验结果与分析（1）吸附动力学研究：通过实验发现，石墨烯基复合材料对染料的吸附过程符合准二级动力学模型，表明吸附过程主要受化学作用控制。
（2）吸附等温线研究：通过改变溶液温度和染料初始浓度，发现石墨烯基复合材料对染料的吸附量随温度和浓度的增加而增加。
（3）影响因素分析：石墨烯基复合材料的比表面积、孔隙结构、表面官能团等对其吸附性能具有重要影响。
适当增加石墨烯的含量或优化孔隙结构可提高吸附性能。
四、结果与讨论1. 制备得到的石墨烯基复合材料具有较高的比表面积和丰富的孔隙结构，为染料分子提供了更多的吸附位点。
2. 石墨烯基复合材料对染料的吸附性能良好，且具有良好的再生性能和稳定性。
石墨烯纳米复合材料的制备与性能研究
石墨烯纳米复合材料的制备与性能研究近年来，随着纳米技术的发展，石墨烯纳米复合材料作为一种具有优异性能和广泛应用前景的新型材料备受关注。
石墨烯作为一种单原子厚度的二维材料，具有高导电性、高热传导性和强韧性等优点，而纳米复合材料则通过将石墨烯与其他纳米材料复合，能够进一步改善其性能并拓展其应用范围。
一、石墨烯纳米复合材料的制备方法石墨烯纳米复合材料的制备方法多种多样。
其中，机械剥离法是最早被发现的制备石墨烯的方法之一。
通过对石墨矿石进行机械碾磨和剥离，可以得到厚度约为几个原子层的石墨烯。
然后，将石墨烯与其他纳米材料进行混合，经过一系列的处理步骤，如化学修饰、超声处理等，最终制备得到石墨烯纳米复合材料。
此外，化学气相沉积法也是一种常用的石墨烯制备方法。
通过在加热的金属衬底上沉积碳源气体，可以在衬底表面上生长出高质量的石墨烯薄膜。
然后，将石墨烯薄膜与其他纳米材料进行复合，通过化学交联或物理混合的方式，得到石墨烯纳米复合材料。
二、石墨烯纳米复合材料的性能研究石墨烯纳米复合材料具有优异的性能，广泛应用于材料科学、电子器件、光电子、能源储存等领域。
首先，石墨烯的高导电性使得石墨烯纳米复合材料在电子器件中有着广阔的应用前景。
将石墨烯与半导体材料复合，可以改善器件的导电性和导热性，进而提高电子元器件的工作效率和稳定性。
其次，石墨烯的高热传导性使得石墨烯纳米复合材料在热管理领域有着重要的应用价值。
将石墨烯与金属或陶瓷等具有良好导热性能的材料复合，可以制备出高效的热界面材料，用于散热装置、热电材料等领域，更好地应对高功率电子器件的散热需求。
此外，石墨烯的高韧性和较好的化学稳定性使得石墨烯纳米复合材料在材料科学领域有着广泛的应用潜力。
将石墨烯与高分子材料复合，可以制备出具有较好力学性能和耐腐蚀性的复合材料，用于汽车零部件、建筑材料等领域。
三、石墨烯纳米复合材料的挑战与展望虽然石墨烯纳米复合材料在材料科学领域有着广泛的应用前景，但目前仍然面临一些挑战。
石墨烯复合材料的制备及应用研究进展
石墨烯复合材料的制备及应用研究进展一、本文概述石墨烯，作为一种新兴的二维纳米材料，因其独特的电子结构、优异的物理和化学性能，在复合材料领域引起了广泛的关注。
石墨烯复合材料结合了石墨烯和其他材料的优点，使得这种新型复合材料在力学、电学、热学等方面表现出色，因此具有广阔的应用前景。
本文旨在综述石墨烯复合材料的制备方法、性能特点以及在不同领域的应用研究进展，以期为石墨烯复合材料的进一步研究和实际应用提供理论支持和参考。
本文将首先介绍石墨烯及其复合材料的基本概念和特性，然后重点综述石墨烯复合材料的制备方法，包括溶液混合法、原位合成法、熔融共混法等。
接着，文章将探讨石墨烯复合材料在能源、电子、生物医学、航空航天等领域的应用研究进展，分析其在提高材料性能、降低成本、推动相关产业发展等方面的重要作用。
本文还将对石墨烯复合材料未来的研究方向和应用前景进行展望，以期推动这一领域的持续发展和创新。
二、石墨烯复合材料的制备方法石墨烯复合材料的制备方法多种多样，每一种方法都有其独特的优点和适用范围。
以下是几种主要的制备方法：溶液混合法：这是最简单且最常用的方法之一。
首先将石墨烯分散在适当的溶剂中，然后通过搅拌或超声处理使其均匀分散。
接着，将所需的基体材料（如金属氧化物、聚合物等）加入溶液中，通过搅拌或热处理使石墨烯与基体材料充分混合。
通过过滤、干燥等步骤得到石墨烯复合材料。
这种方法操作简便，但石墨烯在溶剂中的分散性和稳定性是关键因素。
原位生长法：这种方法通常在高温或特定气氛下进行，利用石墨烯与基体材料之间的化学反应，使石墨烯在基体材料表面或内部原位生长。
例如，通过化学气相沉积（CVD）或热解等方法，在金属氧化物或聚合物表面生长石墨烯。
这种方法可以得到石墨烯与基体材料结合紧密、性能优异的复合材料，但操作过程较复杂，且需要特殊的设备。
熔融共混法：对于高温稳定的基体材料，如金属或某些聚合物，可以采用熔融共混法制备石墨烯复合材料。
《石墨烯增强镍基复合材料的原位制备及性能研究》范文
《石墨烯增强镍基复合材料的原位制备及性能研究》篇一摘要：本文致力于探讨石墨烯增强镍基复合材料的原位制备方法，以及该材料在结构与性能方面的显著提升。
通过系统地实验设计与分析，本研究成功地制备出性能优越的复合材料，为新型材料的研发与应用提供了新的方向。
一、引言随着科技的飞速发展，材料科学正逐步迎来全新的发展阶段。
特别是镍基复合材料因其出色的机械性能和耐腐蚀性，在众多领域得到了广泛应用。
近年来，石墨烯作为一种新型的二维材料，因其卓越的物理和化学性质而备受关注。
将石墨烯与镍基复合材料相结合，有望进一步提高材料的综合性能。
因此，研究石墨烯增强镍基复合材料的原位制备及其性能具有非常重要的科学意义和应用价值。
二、材料制备本研究的制备方法主要采用原位合成法，结合高温热处理和机械合金化技术。
具体步骤如下：1. 选取适当的镍基前驱体与石墨烯纳米片；2. 通过高温热处理，实现金属与石墨烯的化学结合；3. 进一步进行机械合金化处理，获得均匀分布的复合材料；4. 对所得复合材料进行性能优化和稳定性测试。
三、性能研究本部分研究主要通过以下方法对石墨烯增强镍基复合材料的性能进行研究：1. 结构分析：利用X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）等手段，观察材料的微观结构和相组成；2. 机械性能测试：通过硬度计、拉伸试验机等设备，测试材料的硬度、拉伸强度等机械性能；3. 耐腐蚀性测试：在模拟实际工作环境的条件下，测试材料的耐腐蚀性能；4. 电化学性能分析：通过电化学工作站，分析材料的电化学行为和储能性能。
四、结果与讨论1. 结构分析结果表明，石墨烯纳米片均匀地分布在镍基体中，形成了致密的复合结构；2. 机械性能测试显示，石墨烯的加入显著提高了复合材料的硬度、拉伸强度和延展性；3. 耐腐蚀性测试表明，该复合材料在酸碱环境中的耐腐蚀性得到了显著提升；4. 电化学性能分析表明，该复合材料在储能领域具有潜在的应用价值。
五、结论本研究成功制备了石墨烯增强镍基复合材料，并对其性能进行了系统的研究。
《石墨烯增强镍基复合材料的原位制备及性能研究》
《石墨烯增强镍基复合材料的原位制备及性能研究》篇一一、引言在现今的材料科学研究领域中，纳米材料的发展如火如荼。
尤其是以石墨烯为典型代表的二维材料，由于其卓越的力学、电学及热学性能，为材料科学的进步注入了新的活力。
特别是当石墨烯与金属或合金复合时，所形成的复合材料展现出更加优异的综合性能。
本篇论文旨在研究石墨烯增强镍基复合材料的原位制备工艺及其性能表现。
二、石墨烯增强镍基复合材料的原位制备1. 材料选择与制备方法本实验选用高纯度的镍粉和石墨烯作为原材料。
采用原位合成法，通过高温熔融-淬火-退火的方式，使石墨烯与镍粉在原子层面上紧密结合，形成复合材料。
2. 制备过程（1）将镍粉与石墨烯按照一定比例混合均匀；（2）将混合粉末放入高温炉中，加热至镍粉熔融；（3）在熔融状态下，通过机械搅拌使石墨烯均匀分散在镍液中；（4）快速淬火，使液态的镍基合金迅速冷却，形成固溶体；（5）对固溶体进行退火处理，以消除内应力并优化材料的组织结构。
三、材料性能研究1. 力学性能通过拉伸试验和硬度测试，我们发现石墨烯的加入显著提高了镍基复合材料的力学性能。
随着石墨烯含量的增加，材料的抗拉强度和硬度均有所提高。
当石墨烯含量达到某一最佳值时，材料的综合力学性能达到最优。
2. 电学性能利用四探针法测量了材料的电导率。
实验结果表明，石墨烯的加入有效地提高了镍基复合材料的电导率。
随着石墨烯含量的增加，电导率呈现先增后减的趋势，在适量添加时达到最大值。
3. 热学性能通过热导率测试发现，石墨烯的加入对提高镍基复合材料的热导率有显著作用。
这主要归因于石墨烯优异的热传导性能及其与镍基体的良好界面结合。
四、结论本研究通过原位制备法成功制备了石墨烯增强镍基复合材料，并对其力学、电学及热学性能进行了系统研究。
实验结果表明，适量石墨烯的加入能够显著提高镍基复合材料的综合性能。
这一研究成果为石墨烯增强金属基复合材料的应用提供了新的思路和方法，有望在航空航天、新能源、电子信息等领域得到广泛应用。
《石墨烯增强铜基复合材料的制备工艺及其性能研究》范文
《石墨烯增强铜基复合材料的制备工艺及其性能研究》篇一一、引言随着科技的飞速发展，复合材料以其卓越的物理、化学性能和良好的应用前景，正逐渐成为材料科学领域的研究热点。
石墨烯增强铜基复合材料，作为其中一种典型的代表，具有高导电性、高强度、高韧性等特性，被广泛应用于航空航天、电子信息、生物医疗等领域。
本文将详细介绍石墨烯增强铜基复合材料的制备工艺及其性能研究。
二、制备工艺1. 材料选择与准备在制备石墨烯增强铜基复合材料时，首先需要选择合适的石墨烯和铜基材料。
石墨烯应选用高质量、低缺陷的粉末或片状物；铜基材料则需选择具有良好延展性和导电性的纯铜粉末。
2. 混合与制备将选定的石墨烯与铜粉末按一定比例混合，利用球磨机进行均匀混合。
混合后，将混合物放入模具中，通过热压法或真空热压法进行高温压制。
压制过程中，应保持适当的压力和温度，使铜基体充分浸润石墨烯。
压制完成后，对材料进行退火处理，以消除内部应力。
3. 后期处理退火后，对材料进行切割、打磨等后期处理，得到所需的形状和尺寸。
此外，为了进一步提高材料的性能，还可以对材料进行表面处理，如镀层等。
三、性能研究1. 力学性能通过拉伸试验、硬度试验等手段，研究石墨烯增强铜基复合材料的力学性能。
实验结果表明，添加适量的石墨烯能有效提高材料的抗拉强度和韧性。
2. 电学性能利用电阻率测试仪等设备，研究材料的电学性能。
实验结果表明，石墨烯的加入能显著提高材料的导电性能。
此外，材料的导电性能随石墨烯含量的增加而提高。
3. 耐磨性能通过摩擦磨损试验等手段，研究材料的耐磨性能。
实验结果表明，石墨烯增强铜基复合材料具有优异的耐磨性能，能有效抵抗磨损和摩擦。
四、应用前景石墨烯增强铜基复合材料具有高导电性、高强度、高韧性等优点，被广泛应用于航空航天、电子信息、生物医疗等领域。
未来随着科技的不断进步和石墨烯技术的不断发展，其应用领域将进一步拓展。
例如，可应用于新能源电池的制造、高性能电子产品的制造以及生物医疗领域的医疗器械制造等。
石墨烯基复合材料的制备与性能研究
石墨烯基复合材料的制备与性能研究石墨烯是一种单层碳原子排列成的二维晶体，具有极高的强度、导电性和导热性。
在过去的几年里，石墨烯在材料科学领域引起了广泛的关注。
为了进一步发展石墨烯的应用，研究人员开始将石墨烯与其他材料相结合，形成石墨烯基复合材料。
这些复合材料具有优异的性能和多样化的应用前景。
本文将探讨石墨烯基复合材料的制备方法以及其性能研究。
一、石墨烯基复合材料的制备方法1. 化学气相沉积法（CVD）化学气相沉积法是一种常用的制备大面积石墨烯的方法。
该方法通过在金属衬底上加热挥发的碳源，使其在高温下与金属表面反应生成石墨烯。
石墨烯的生长在具有合适结晶特性的金属表面上进行，如铜、镍等。
CVD法制备的石墨烯可以获得高质量、大尺寸的单层石墨烯。
2. 液相剥离法液相剥离法是一种以石墨为原料制备石墨烯的方法。
通过在石墨表面涂覆一层粘性聚合物，然后利用粘性聚合物与石墨之间的相互作用力，将石墨从衬底上剥离，最终得到石墨烯。
这种方法能够制备出大面积的石墨烯，并且使用简便、成本较低。
3. 氧化石墨烯还原法氧化石墨烯还原法是一种制备石墨烯的简单方法。
首先将石墨烯氧化生成氧化石墨烯，然后通过还原处理，还原为石墨烯。
该方法可以在实验室条件下进行，操作简单方便。
然而，由于氧化石墨烯的导电性较差，所得石墨烯的质量较低。
二、石墨烯基复合材料的性能研究1. 机械性能石墨烯具有出色的机械性能，其强度和刚度超过大多数材料。
石墨烯基复合材料的机械性能主要取决于基体材料和石墨烯的界面相互作用。
研究表明，合适添加石墨烯可以显著提升材料的强度和硬度。
2. 电学性能石墨烯具有优异的电学性能，可以用作电极材料、导电填料等。
石墨烯基复合材料在导电性能方面表现出色，可以用于制备柔性电子器件、传感器等。
3. 热学性能由于石墨烯的热导率高达3000-5000 W/(m·K)，石墨烯基复合材料在热学性能方面具有巨大的潜力。
石墨烯能够显著提高基体材料的热导率，因此可以应用于散热材料、热界面材料等领域。
石墨烯复合材料的制备及性能研究
石墨烯复合材料的制备及性能研究石墨烯作为一种最薄的二维材料，具有出色的导电性、热导性和力学性能，近年来备受关注。
然而，石墨烯单层结构的应用受到制备工艺的限制，其在实际应用中的性能发挥受到限制。
为了克服这一问题，研究人员通过将石墨烯与其他材料进行复合，改善了其性能和应用范围。
石墨烯复合材料的制备方法多种多样，其中一种常见的方法是通过机械混合和化学修饰实现。
机械混合法将石墨烯和其他材料粉末进行混合，并在高温下进行烧结。
化学修饰法则是通过将石墨烯表面进行功能化修饰，使其与其他材料有更好的结合能力。
石墨烯复合材料的性能研究集中在导电性、力学性能和化学稳定性等方面。
石墨烯的导电性极佳，具有很高的载流子迁移率，可以用于制备导电材料。
石墨烯复合材料的导电性通常优于纯石墨烯，这得益于其他材料的加入，能够提高载流子的传输效率。
例如，将石墨烯与金属氧化物复合，可以显著提高复合材料的导电性能。
在力学性能方面，石墨烯复合材料具有优异的强度和韧性。
石墨烯单层结构的强度非常高，但由于其脆性，应用受到限制。
然而，通过与其他材料的复合，可以增加石墨烯复合材料的韧性，提高其抗拉强度和断裂延伸率。
例如，将石墨烯与聚合物复合，可以制备出强韧的复合材料，具有优异的拉伸性能。
此外，石墨烯复合材料的化学稳定性也是重要的研究内容之一。
石墨烯在常规环境下较为稳定，但在一些特殊条件下容易发生氧化或者化学反应，导致性能下降。
因此，石墨烯复合材料的化学稳定性研究成为了关注的焦点。
通过将石墨烯与合适的包覆材料进行复合，可以有效提高复合材料的化学稳定性。
石墨烯复合材料在实际应用中有着广阔的前景。
例如，石墨烯复合材料在电子器件领域有着重要的应用。
石墨烯的高导电性和热导性使得其成为制备高性能电子器件的理想材料。
通过将石墨烯与半导体材料或金属材料复合，可以制备出具有优异性能的纳米电子器件。
此外，石墨烯复合材料还可以应用于能源储存和传输领域。
石墨烯作为电极材料可以改善电化学电容器和锂离子电池的性能。
石墨烯及其复合材料的制备、性质及应用研究共3篇
石墨烯及其复合材料的制备、性质及应用研究共3篇石墨烯及其复合材料的制备、性质及应用研究1石墨烯及其复合材料的制备、性质及应用研究石墨烯是一种由碳原子构成的单层蜂窝状结构材料，具有独特的电学、光学、热学和机械性质。
自2004年它被首次发现以来，它的研究成果一直是纳米科学和材料科学最活跃的领域之一。
石墨烯具有很高的载流子迁移率、良好的机械强度和高比表面积，因此在传感器、电子器件、能量存储装置、超级电容器、太阳能电池、催化剂和生物医学传感器等领域具有广泛的应用。
本文旨在介绍石墨烯及其复合材料的制备方法、性质及其应用研究进展。
石墨烯的制备有许多方法，包括机械剥离、化学气相沉积、物理气相沉积、化学还原、流体力学剥离和微波辐射法等。
其中，机械剥离法是第一个制备单层石墨烯的方法，虽然成本低、易于实现，但需要大量时间和劳动力，并存在控制问题。
化学还原法则采用氧化石墨的还原，得到具有一定缺陷的石墨烯，且杂质易残留影响性质。
化学气相沉积法制备石墨烯具有高晶格载流子迁移率、具有极高的缺陷密度的石墨烯，但过程复杂，成本高。
物理气相沉积法适合生产无缺陷石墨烯，但难以控制多层石墨烯形成、且温度高，影响成品质量。
流体力学剥离法利用石墨烯的自身表面张力减小形成薄膜，但制备过程仍需要控制单层厚度。
微波辐射法是最新的石墨烯制备方法，采用微波对石墨进行瞬间加热、膨胀、冷却制备大面积石墨烯，具有制备速度快、质量好、颗粒易于控制等优点。
石墨烯的独特性质使其在许多应用中具有广阔的前景。
首先，在电子领域，石墨烯可以用来制造微电子器件、包括场效应晶体管、半导体和光电器件等。
FET型石墨烯晶体管基于石墨烯中载流子迁移率的高值，值得在短时间获得了重大的研究进展；二维电子系统(2DEG)可以用于制造高速逻辑电路和高灵敏感受器。
其次，在传感器领域，石墨烯表现出高度灵敏性，可以用于制造各种传感器，如光学传感器、生物传感器等。
此外，石墨烯还可以用于制造锂离子电池、超级电容器、声波马达等能量存储装置中。
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毕业论文题目：石墨烯复合材料的制备及其性能研究进展学院：化学化工学院专业：化学工程与工艺毕业年限：2015年学生姓名：学号：指导教师：石墨烯复合材料的制备及其性能研究进展摘要: 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。
本文综述了石墨烯的制备方法并分析比较了各种方法的优缺点, 简单介绍了石墨烯的力学、光学、电学及热学性能。
基于石墨烯的复合材料是石墨烯应用领域中的重要研究方向, 本文详细介绍了石墨烯聚合物复合材料和石墨烯基无机纳米复合材料的制备及应用，以及石墨烯复合材料的展望。
关键词: 石墨烯; 制备; 性能; 复合材料Research Progress on Preparation and properties ofgraphene composite materialsAbstract:Graphene has become a hot research field of material for its excellent performance and unique two-dimensional structure. This paper summarizes the method for preparing graphene and compared the advantages and disadvantages of various methods, introduces the mechanics, graphene optical, electrical and thermal properties. Composite materials based on graphene is an important research direction in the field of application of graphene, this paper introduces the preparation and application of graphene polymer composites and graphene based inorganic nano composite material, and the prospect of graphene composite materials.Key words: graphene; preparation; properties; composite materials1.前言石墨烯自2004年被发现以来，就引起了材料科学家的广泛关注，在世界范围内掀起了石墨烯材料的制备和应用研究的热潮。
石墨烯是sp2杂化的碳原子形成的单原子层厚度，排列成二维蜂窝状的晶体。
其优异的物理和化学性质、较大的表面积和较低的制备成本，比较适宜应用于功能性复合材料的开发。
复合材料是以一种材料为基体，添加一种或一种以上其它材料组合而成的材料。
各种组成材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料，从而满足不同的应用需求。
石墨烯复合材料是以石墨烯为基体，在其中添加聚合物或其它无机材料而形成的复合材料。
在制备以及应用研究中，石墨烯复合材料可以分为：石墨烯/聚合物、石墨烯/无机材料等二元复合材料以及石墨烯/无机材料/聚合物三元复合材料等。
石墨烯复合材料的应用前景比较广泛，比如应用于传感器、储能、催化和电极材料等领域。
2石墨烯简介2.1石墨烯的发展：石墨烯的理论研究已有60 多年的历史。
石墨烯一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在，直至2004 年，英国曼彻斯特大学两位科学家安德烈·杰姆和克斯特亚·诺沃消洛夫采用简单的“微机械剥离法”首先在实验中成功地从石墨中分离出二维结构的石墨烯[1-3]，从而证实它可以单独存在，两人也因“在二维石墨烯材料中的开创性实验”而共同获得2010 年诺贝尔物理学奖。
2.2 石墨烯的基本性质石墨烯作为单原子层的二维石墨晶体模型，基础结构都是sp2碳材料，被认为是富勒烯、碳纳米管和石墨的基本结构单元。
石墨烯作为一种新型的纳米材料，它具有一些特殊优异的性质，如大的比表面积、高机械强度以及超强的电子传导能力。
石墨烯由一层密集的、包裹在蜂巢晶体点阵上的碳原子组成，是世界上最薄的二维材料，其厚度仅为0.335 nm。
结构完整的石墨烯是由不含任何不稳定键的苯六元环组合而成的二维晶体，化学稳定性高，表面呈惰性状态，与其它介质如溶剂等的相互作用较弱，并且由于石墨烯片与片之间有较强的范德华力的作用，使其容易产生聚集难溶于水及常化用的有机溶剂，对于进一步研究和应用有一定的限制。
因此对石墨烯进行一定程度的功能并将其溶解于特定的溶液中，可以实现石墨烯的功能化利用和性质的发挥。
在0.1 mol/L 的pH=7 的PBS 缓冲液中测试石墨烯修饰电极的电化学性质，发现它有比单纯的石墨电极、玻璃碳电极以及金刚石电极都要优异的电化学性质，主要表现在通过交流阻抗谱测得的电阻明显低于其它碳材料；通过循环伏安法测得的曲线出现了明显的氧化还原峰，并且氧化还原峰电流与扫描频率的平方根有明显的线性关系，这表明通过石墨烯修饰电极上的氧化还原过程可以实现特定物质的检测。
2.3石墨烯的结构：石墨烯(Graphene)是由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料。
这种石墨晶体薄膜的厚度只有0.335 nm，只有头发的20万分之一，是形成其他维数碳材料（如零维的富勒烯、一维的纳米碳管和三维的石墨等）的基本单元（图1）[4]具有极好的结晶性及电学性。
完美的石墨烯是二维的，只包括六角元胞（等角六边形），但在实际情况下不免有缺陷的存在，这些缺陷的地方就会不再是碳六元环而是五元环或七元环等。
这些少量存在的碳五元环可以使得石墨烯发生卷曲，再和其他的碳六元环卷曲形成的圆柱一起组成封闭的一维碳纳米管；十二个碳五元环和一定的碳六元环就会一起组成富勒烯。
图1 石墨烯及其构建的零维富勒烯、一维碳纳米管和三维石墨2.4石墨烯性能简介2.4.1光学性能(1)石墨烯具有优异的光学性能。
(2)理论和实验结果表明，单层石墨烯吸收2.3%的可见光，即透过率为97.7%。
(3)如图(2)从基底到单层石墨烯、双层石墨烯的可见光透射率依次相差2.3%。
图（2）石墨烯的透光性2.4.2电学性能（1）石墨烯的每个碳原子均为sp2杂化，并贡献剩余一个p轨道电子形成一个大键，电子可以自由移动，赋予石墨烯优异的导电性。
（2）电子在石墨烯中传输时不易发生散射，迁移率可达200000cm2/(V*s)，约为硅中电子迁移率的140倍，其电导率可达104S/m，是室温下导电性最佳的材料。
（3）石墨烯的导电性可通过化学改性的方法进行控制，并可同时获得各种基于石墨烯的衍生物。
（4）双层石墨烯在一定条件下还可呈现出绝缘性。
2.4.3力学性能（1）石墨烯是已知材料中强度和硬度最高的晶体结构。
（2）其抗拉强度和弹性模量分别为125GPa和1.1TPa。
（3）石墨烯的强度极限为42N/m2.。
2.4.4热学性能（1）石墨烯的室温热导率约为5300 W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，是室温下铜的热导率的10倍多。
（2）石墨烯的理论比表面积可达2630m2/g。
3.石墨烯复合材料制备石墨烯具有优异的导电、导热和力学性能，可作为制备高强导电复合材料的理想纳米填料，同时分散在溶液中的石墨烯也可和聚合物单体相混合形成复合材料体系，此外石墨烯的加入使复合材料多功能化，不但表现出优异的力学和电学性能，且具有优良的加工性能，为复合材料提供了更广阔的应用领域。
但是结构完整的石墨烯是由不含任何不稳定键的苯六元环组合而成的二维晶体，化学稳定性高，其表面呈惰性状态，与其他介质（如溶剂等）相互作用较弱，且石墨烯片与片之间存在较强的范德华力，容易产生团聚，使其难溶于水和常用有机溶剂，限制了石墨烯的进一步研究和应用。
而氧化石墨烯表面含有大量的含氧官能团，如羟基、羧基等，这些官能团使得改性石墨烯成为可能。
石墨烯氧化物是大规模合成石墨烯的起点，也是实现石墨烯功能化的最为有效的途径之一，可通过将氧化石墨烯作为新型填料来制备功能聚合物纳米复合材料来实现，以改善纳米复合材料的力、热、电等综合性能。
目前研究的石墨烯复合材料主要有石墨烯/聚合物复合材料和石墨烯/无机物复合材料两类，其制备方法主要有共混法、溶胶－凝胶法、插层法和原位聚合法。
3.1石墨烯/无机纳米复合材料将无机材料分散到石墨烯纳米片表面制成石墨烯/无机纳米复合材料,无机纳米粒子的存在可使石墨烯片层间距增加到几个纳米,从而大大减小石墨烯片层之间的相互作用,使单层石墨烯的独特性质得以保留,这是通常化学修饰法难以企及的,因此,用无机纳米粒子修饰石墨烯片,提供了一条阻止石墨烯片团聚的新途径,从另一个角度看,石墨烯/无机纳米复合材料,不但可以同时保持石墨烯和无机纳米粒子的固有特性,而且能够产生新颖的协同效应,具有广泛的应用价值。
3.1.1 石墨烯与金属化合物复合金属化合物与石墨烯用不同方法制备复合材料，主要用于超级电容器、锂电池等领域，金属化合物包括金属氧化物、金属氢氧化物、金属硫化物等。
(1) 石墨烯-氧化锌（ZnO）复合材料ZnO具有良好的电和光学性能,可应用于太阳能电池、气敏元件和发光二极管，加之石墨烯独特的性能，国内外的研究者已着手研究石墨烯-ZnO复合材料。
Zhang等[5]合成的石墨烯-ZnO复合材料应用于超级电容器的电极材料,石墨烯由改进Hummers法和肼还原过程制备,ZnO通过超声喷雾热分解沉积在石墨烯上,相比纯石墨烯或ZnO电极,石墨烯-ZnO复合材料薄膜在浓度为1mol/L的氯化钾电解液中具有更好的可逆充电/放电能力和更高比电容值(11.3F/g)。
Wu等[6]用乙二醇为媒介,氧化石墨为石墨烯的前驱体,乙酸丙酮锌为氧化锌的前驱体制备三明治结构的石墨烯-ZnO纳米材料，ZnO纳米结构成长在石墨烯上，能有效地提高光催化和ZnO的传感性能，在纳米技术领域有广阔的应用前景。
(2)石墨烯-锰（Mn）化合物复合材料Wang等[7]将石墨烯悬浮液和二氧化锰(MnO2)有机溶胶在乙二醇中混合，用超声处理和热处理得到四氧化三锰（Mn3O4）/石墨烯纳米复合材料，当其用作超级电容器电极材料时，在浓度为1mol/L的硫酸钠(Na2SO4)电解液中，Mn3O4/石墨烯纳米复合材料的比电容高达175F/g，在浓度为6mol/L的氢氧化钾（KOH）电解液中高达256F/g，Mn3O4/石墨烯纳米复合材料的这种增强的超级电容性能，归因于Mn3O4纳米粒子、石墨烯的高电导率和显著增加的比表面积的电化学贡献。