石墨烯表面活性剂
石墨烯水溶液的分散性研究
石墨烯水溶液的分散性研究石墨烯具有独特的二维结构和优异的物理化学性能，在材料科学、电子科学、生物医药、催化剂载体等领域有着巨大的应用前景，受到了广泛的关注。
然而，石墨烯相互间存在较强的范德华作用力使其不能在溶剂中稳定分散，与其他材料的相容性也不好，容易再次层叠在一起难以打开，这是制约石墨烯研究和应用的一个主要障碍。
因此，对石墨烯进行改性以提高其在溶剂中的分散性及与其他材料的相容性，具有十分重要的理论和现实意义。
本文主要研究两种表面活性剂对石墨烯水溶液的分散性影响。
1 实验部分1.1 实验仪器和药品实验仪器：电子天平、超声波振荡器、离心机、烧杯；实验药品：自制氧化石墨烯、十二烷基磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、氢碘酸、去离子水。
1.2 十六烷基三甲基溴化铵改性我们分别配制100mL 浓度为0.5mg/mL的氧化石墨烯水溶液四个样本，分别加入0.0mg、0.3mg、0.6mg、1.0mg的十六烷基三甲基溴化铵。
搅拌后将样品放进超声波发生器内超声1小时，然后加入HI 试剂，用保鲜膜封口，放在超声机内超声30min。
取出后将四个样本进行离心，离心机的设置为3000转、5min。
离心完成后取上清液倒入小玻璃瓶内，封口。
1.3 十二烷基磺酸钠改性我们采用十二烷基磺酸钠对石墨烯水溶液进行改性。
分别配制100mL 浓度为0.5mg/mL的氧化石墨烯水溶液四个样本，十二烷基磺酸钠的加入量分别为0mg、5mg、25mg、50mg。
搅拌后将样品放进超声机内超声1小时，然后加入HI还原剂，用保鲜膜封口，放在超声机内超声30min，得到改性的石墨烯水溶液。
取出后将四个样本进行离心，离心机的设置为3000转、5min。
离心完成后取上清液倒入小玻璃瓶内，封口。
2 结果与讨论2.1 十六烷基三甲基溴化铵改性第二天观察发现石墨烯水溶液的分散性尚可，但十六烷基三甲基溴化铵与氧化石墨烯水溶液的相容性并不是很好，瓶底有大量的白色絮状物（见图1），可能是十六烷基三甲基溴化铵在水中的溶液度有限。
混凝土中添加石墨烯的方法
混凝土中添加石墨烯的方法混凝土是一种广泛使用的建筑材料，其主要成分为水泥、砂、石子和水。
然而，传统的混凝土存在着一些问题，如低强度、易龟裂、易受环境侵蚀等。
为了改善混凝土的性能，近年来石墨烯作为一种新型材料被广泛应用于混凝土中。
本文将详细介绍混凝土中添加石墨烯的方法。
一、石墨烯的简介石墨烯是一种由碳原子形成的单层薄片材料，具有极高的强度、导电性和导热性。
石墨烯的结构与石墨相似，但其只有单层碳原子，因此具有更高的表面积和更强的力学性能。
石墨烯是一种新型的纳米材料，具有广泛的应用前景。
二、混凝土中添加石墨烯的方法1.机械混合法机械混合法是将石墨烯和混凝土原材料一起放入混凝土搅拌机中进行混合的方法。
具体步骤如下：（1）准备混凝土原材料，包括水泥、砂、石子和水。
（2）将石墨烯粉末加入混凝土原材料中。
（3）将混合好的原材料放入混凝土搅拌机中进行搅拌，直至混凝土均匀。
（4）将混合好的混凝土倒入模具中，进行振实。
机械混合法的优点是操作简单，成本低廉，适用于大规模生产。
但其缺点是石墨烯容易附着在混凝土原材料的表面上，难以完全分散，影响石墨烯的作用效果。
2.超声波分散法超声波分散法是利用超声波将石墨烯分散在混凝土中的方法。
具体步骤如下：（1）准备混凝土原材料。
（2）将石墨烯粉末加入混凝土原材料中。
（3）将混合好的原材料放入装有超声波发生器的容器中。
（4）开启超声波发生器，将石墨烯分散在混凝土中。
（5）将混合好的混凝土倒入模具中，进行振实。
超声波分散法的优点是石墨烯可以完全分散在混凝土中，提高了石墨烯的作用效果。
但其缺点是设备成本较高，操作需要技术。
3.表面改性法表面改性法是将石墨烯与表面活性剂混合后，再加入混凝土中的方法。
具体步骤如下：（1）准备混凝土原材料。
（2）将石墨烯和表面活性剂混合。
（3）将混合好的石墨烯和表面活性剂加入混凝土原材料中。
（4）将混合好的混凝土倒入模具中，进行振实。
表面改性法的优点是石墨烯可以完全分散在混凝土中，且表面活性剂可以提高石墨烯在混凝土中的分散性。
石墨烯防腐涂料的制备
石墨烯防腐涂料的制备一、前言石墨烯是一种由碳原子构成的二维材料，具有高强度、高导电性、高透明性等特点，被誉为“二十一世纪的黑金” 。
近年来，石墨烯相关技术已经在多个领域得到应用，其中包括防腐领域。
石墨烯防腐涂料的制备逐渐成为研究者们广泛关注的热点领域。
二、石墨烯防腐涂料的制备方法1.机械剪切法通过机械剪切法，将两个石墨烯层之间插入聚合物等有机物质，形成混合物。
然后，将混合物溶于适当的溶剂中，制备成石墨烯防腐涂料。
2. 化学还原法利用还原剂对氧化石墨烯进行还原，得到石墨烯。
然后，用表面活性剂等化学物质进行改性处理得到石墨烯的稳定分散液。
最后，将石墨烯分散液与适当的聚合物、有机溶剂等混合，制备石墨烯防腐涂料。
三、石墨烯防腐涂料的特点1.涂层结合力强由于石墨烯具有高强度，因此将其加入防腐涂料中，可以增强其结合力，减少脱落现象。
2.防腐性能好石墨烯本身就具有很好的抗氧化性和耐腐蚀性，加入石墨烯后的防腐涂料也会对腐蚀物质有很好的抵抗能力。
3.导电性好石墨烯具有很好的导电性，可以有效地防止静电的产生，降低危险品的起火爆炸的可能性。
4.绿色环保石墨烯防腐涂料可以取代铅、铬等对环境有害的元素，具有绿色环保的特点。
四、石墨烯防腐涂料的应用前景石墨烯防腐涂料逐渐成为防腐领域的研究热点，其在海洋工程、航空航天、核电站等领域的应用前景非常广阔。
同时，由于石墨烯防腐涂料具有绿色环保的特点，还可以用于食品包装、饮用水输送管道等领域。
总之，石墨烯防腐涂料的制备方法多样，具有良好的特点和应用前景，相信在不远的将来将会越来越受到人们的重视和广泛地应用。
表面活性剂软模板制备石墨烯／镍-铝层状双氢氧化物复合材料及其超级电容性能
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ａ ｗ ｅ ｌ ｌ — ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｅ ｎ ｅ ｗａ ｓ ｍａ ｄ ｅ ｆ ｒ ｏ ｍ ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｉ ｔ ｅ ｏ ｘ ｉ ｄ ｅ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｗ ａ ｖ ｅ ｉ ｒ ｒ ａ ｄ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍａ ｌ ａ ｎ ｎ ｅ ａ ｌ ｉ ｎ ｇ
度 达到 ｌ ２ ． ９ ６ Ｗｈ ／ ｋ ｇ 。 所 制备 的石 墨烯 ／镍 铝层状 双金 属 氢氧 化物 复合 材料 提供 了高的 比 电容 、 充－
放 电循 环 稳 定性和 能 量 密度 。
关键词： 软模板 ； 表面活性剂； 石墨烯 ； 镍铝层状双金属氢氧化物； 超级电容器 中 图分 类 号 ： Ｏ ６ １ ４ ． ８ １ ２； ０ ６ １ ４ ． ８ １ ３ 文 献标 志码 ： Ａ 文 章编 号 ： １ ６ ７ １—７ １ ４ ７ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６—０ ７ ２ ５—０ ７ Ｓ ｙ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｇｒ ａ ｐ ｈ ｅ ｎ ｅ ／ Ｎｉ ｃ ｋ ｅ ｌ － Ａｌ ｕ ｍｉ ｎ ｉ ｕ ｍ Ｌａ ｙ ｅ ｒ ｅ ｄ Ｄｏ ｕ ｂ ｌ ｅ － Ｈｙ ｄ ｒ ｏ ｘ ｉ ｄ ｅ Ｃｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ ｓ Ｕｓ ｉ ｎ ｇ Ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｔ ａ ｎ ｔ ａ ｓ ａ Ｓ ｏ ｆ ｔ Ｔｅ ｍｐ ｌ ａ ｔ ｅ ａ ｎ ｄ
koh活化石墨烯步骤
koh活化石墨烯步骤活化石墨烯是通过引入化学或物理手段，改变石墨烯结构以增强其活性和特定性质的过程。
使用氢氧化钾（KOH）进行活化是一种常见的方法。
以下是使用KOH活化石墨烯的一般步骤：1. 材料准备：确保石墨烯的原始材料质量优良，通常使用机械剥离法或化学气相沉积法（CVD）生产的单层或多层石墨烯。
2. KOH浸渍：将石墨烯置于含有氢氧化钾（KOH）的溶液中，进行浸渍。
这一步是引入活化剂的初始阶段，KOH的选择是因为它能够在高温下与碳结构反应，并引入氧官能团。
3. 干燥：将浸渍后的石墨烯在适当的条件下进行干燥，以去除多余的水分和挥发性溶剂，使得KOH 更好地渗透到石墨烯层间。
4. 热处理：将浸渍和干燥后的石墨烯置于高温炉中，进行热处理。
这一步的目的是促使KOH在高温下分解，产生活性氧官能团。
石墨烯的晶格结构也可能发生变化，形成孔洞结构。
5. 酸洗：经过热处理后，通过使用酸溶液（通常是盐酸或硫酸）来洗涤样品，以去除残留的金属盐和其他不纯物。
酸洗有助于净化石墨烯，并调控其表面化学性质。
6. 中和和洗涤：对经过酸洗的样品进行中和处理，通常使用碱性溶液。
之后，样品需要进行多次的洗涤，确保所有的酸和碱都被充分去除。
7. 干燥和收集：将活化后的石墨烯进行干燥，确保其完全干燥后，可以进行收集。
通常通过真空干燥或空气干燥等方法。
8. 表征：对活化后的石墨烯进行各种表征手段的分析，包括扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）等。
这有助于确定石墨烯的结构变化和活性官能团的引入程度。
9. 应用研究：最后，经过活化的石墨烯可用于各种应用领域，如储能材料、催化剂、传感器等，具体取决于引入的官能团和孔洞结构对其性能的影响。
总体而言，KOH活化石墨烯是一种有效的方法，可调控石墨烯的表面性质和化学活性，拓展其在不同领域的应用。
在整个过程中，需要仔细控制各个步骤的条件，以获得所需性质的活化石墨烯。
电化学剥离法制备石墨烯及表征
电化学剥离法制备石墨烯及表征
电化学剥离法是一种制备单层石墨烯的方法，其基本原理是利用电解液中的化学物质对石墨的氧化作用，使其分解成单层石墨烯，再通过电场或其他方式将其分离。
该方法具有简单、成本低、可批量生产等优点。
下面是电化学剥离法制备石墨烯的基本步骤：
1.将石墨片置于电解液中（如硫酸、氢氟酸等），使用电极进行电解。
在电解的过程中，石墨会发生氧化反应，使原本属于石墨的原子层逐层被氧化物剥离。
逐渐形成单层厚度的石墨烯片。
2.加入表面活性剂，如十二烷基硫酸钠等，分散石墨烯片。
3.将分散后的石墨烯涂到硅衬底上，并进行干燥。
待硅衬底上的石墨烯薄片形成后，就可以进行分离和提取。
4.对薄片进行表征，如扫描电镜（SEM）或透射电镜（TEM）等分析手段，观察其形貌和结构，确定其厚度、质量和晶体结构等特征。
电化学剥离法制备的石墨烯具有高质量、单层结构、优良的电学、化学性质等特点，十分适用于各种领域的研究和应用。
石墨烯及氧化石墨烯分散方法研究进展
石墨烯及氧化石墨烯分散方法研究进展石墨烯是由单层碳原子组成的二维材料，具有许多独特的物理和化学特性，如高电导率、高导热性、良好的力学性能等。
由于其丰富的应用潜力，石墨烯的制备和分散成为研究的热点。
本文将介绍石墨烯及氧化石墨烯的制备方法和分散方法的研究进展。
石墨烯的制备方法主要有机械剥离法、化学气相沉积法、化学氧化还原法等。
机械剥离法是最早也是最简单的制备方法，通过用胶带或刮刀剥离石墨烯束缚，得到薄层的石墨烯。
但是这种方法制备的石墨烯平均尺寸较小，无法实现大规模制备。
化学气相沉积法是通过在金属基底上热解碳源得到石墨烯薄片，该方法制备的石墨烯尺寸较大，能够实现大规模制备，但需要高温条件，不适合多种基底的制备。
化学氧化还原法是以石墨为原料，通过氧化石墨然后进行还原得到石墨烯，该方法适用性广泛，但还原过程中易产生杂质，对石墨烯的质量产生影响。
石墨烯的分散方法主要有物理分散法、化学修饰法等。
物理分散法主要是利用超声波、浮选、离心等方法将石墨烯分散在溶剂中。
超声波分散是利用超声波的高能量震荡作用使石墨烯薄片分离，并形成均匀分散的溶液。
浮选分散是利用气泡或表面活性剂使石墨烯薄片在溶液中悬浮，然后通过离心沉淀得到分散均匀的石墨烯。
这些方法可以实现石墨烯的分散，但易导致石墨烯受损，降低其性能。
化学修饰法主要是通过在石墨烯表面修饰功能性基团，使其具有亲水性，并且能够与溶剂相溶。
常用的修饰剂有二甲基二硫醇（DMDS）、十二烷基苯磺酸钠（SDBS）等。
这些修饰剂能够与石墨烯表面发生作用，使其具有较好的分散性。
氧化石墨烯的制备方法主要有Hummers方法、Brodie方法等。
Hummers方法是以石墨为原料，通过硝酸、硫酸等氧化剂进行氧化，得到氧化石墨烯。
Brodie方法是以石墨为原料，通过浓硝酸和浓硫酸进行氧化，然后用稀硝酸洗涤，得到氧化石墨烯。
这些方法能够实现氧化石墨烯的制备，但化学氧化过程中易产生大量的氧化副产物，对石墨烯的质量产生影响。
石墨烯的功能化研究进展石墨烯自2004年被英国曼彻斯特大学的教授
石墨烯的功能化研究进展石墨烯自2004年被英国曼彻斯特大学的教授安德烈•海姆等报道后，以其独特的性能引起了科学家的广泛关注，被预测在许多领域引起革命性变化。
但石墨烯在应用方面，还面临着一个重要的挑战，就是如何实现其可控功能化。
为了充分发挥其优良性质，必须对石墨烯进行有效的功能化。
功能化是实现石墨烯分散、溶解和成型加工的最重要手段。
因此本文将重点介绍石墨烯非共价键、共价键、及掺杂功能化领域的最新进展，并对今后石墨烯功能化的研究方向进行了展望。
一、石墨烯非共价键功能化1．一相互作用石墨烯中的碳原子通过sp杂化形成高度离域的n电子，这些n 电子与其它具有大n共轭结构物质可通过一相互作用相结合，使石墨烯实现良好的分散，此方法在石墨烯的非共价键功能化中应用最为普遍。
She 等研究了石墨烯与聚苯乙烯基体在熔融状态下的相互作用，研究发现这两种物质的相互作用明显增强，其归因于在熔融状态下石墨烯与聚苯乙烯强的相互作用，从而为大量制备这种复合物提供了条件。
进一步研究发现，这种复合物在一些溶剂中表现出良好的溶解性，并且复合物中的苯乙烯链可以有效防止石墨烯薄片聚集，表现出均匀的分散性和优异的电性能。
Zhang 等通过—作用制备了多壁碳纳米管与氧化石墨烯的复合物。
他们将碳纳米管与氧化石墨烯超声混合后，离心去除少量不溶物就得到稳定存在的复合物溶液。
2．亲分子与石墨烯之间的相互作用双亲分子在溶液表面能定向排列，它的分子结构中一端为亲水基团，一端为憎水基团。
表面活性剂与石墨烯结合时，它的憎水基团与石墨烯会通过疏水作用相结合，另一端暴露在外面与水亲和，因此石墨烯就会通过与表面活性剂的结合而溶于水中。
魏伟等, 通过测试石墨烯分散液的吸光度，比较了几种表面活性剂分散石墨烯的能力。
经研究发现聚乙烯吡咯烷酮这种“色” 、低成本的表面活性剂，具有很好的分散能力。
通过提高聚乙烯毗咯烷溶液浓度，可以得到浓度高达1．3mg ／mL 的石墨烯分散液，这种高浓度石墨烯分散液可以在气液界面自组装得到石墨烯膜，这种无支撑石墨烯膜具有平整的表面和规则的结构，在很多领域都有良好的潜在应用价值。
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序号分散剂/活性剂的名称简介结构
1N-甲基-吡咯化合物（烷酮）
2十二烷基苯磺酸钠
(SDBS)
分子式：C18H29NaO3S；分
子量：348.48；固体，白色
或淡黄色粉末，易溶于水，
易吸潮结块；无毒
3聚乙烯吡咯烷酮
(PVP)
分子式：(C6H9NO)n；白
色或乳白色粉末或颗粒；
4阴离子型表面活性
剂：木质素磺酸钠
（SLS)
多聚物；分子量不定；化
学结构尚未确定
5胆酸钠（SC)分子式：
C24H39Nao5；分子量：430.55；白色结晶或无色粉末
6高浓度的胆酸钠
7十六烷基三甲基溴
化铵(CTAB)
分子式： C16H33(CH3)3NBr；
分子量：364.446；白色微晶性
粉末，吸湿性，在酸性溶液中
稳定，易溶于乙醇
8聚氧乙烯月桂醚
（Brij 35）
棕色粘稠液，易溶于水，具有
乳化、润湿、分散能力标准情
况下熔点约为27℃沸点约100
℃密度接近于水约为1.00
g/mL，闪点大于110℃折射
率 1.462
可以用作乳化润湿剂，在橡胶
工业中用作分散剂，石油工业
和环境保护行业中用作溢油分
散剂的组分之一。
也可用作醚
酯类非离子型表面活性剂
9吐温80分子式：C64H124O26 ；分子量：1309.5 ；浅黄色粘稠液体
10曲拉通X100聚乙二醇对异辛基苯基醚；分子式：C34H62O11；分子量：646.86；对人体有害。
11氧化二丁基锡分子式：C8H18OSn ，分子量：248.95 ，白色到微黄色粉末。
熔点 >300℃，水溶性 4.0 mg/L（20℃）。
溶于盐酸，不溶于水及有机溶剂。
遇火自燃；剧毒
12Disperbyk-163分散剂 Disperbyk-163 是一种相对分子质量为 17000,的嵌段共聚物，包括亲颜料端的胺基和亲溶剂端的酯基和羧基。
13赖氨酸
14聚间亚苯亚乙烯衍
生物（PmPV）
15DsPE
16聚乙烯醇(PVA) 17聚丙烯酰胺
购买/自行合成出现的文章结构/机理优缺点
These solvents are
expensive and require
special care when
handling
可购买liquid phase production of
graphene by exfoliation of
graphite in
surfactent/water solutions
合成工艺成熟、成本价
低，可以得到高品质的
石墨烯，具有较广阔的
应用前景，但是此方法
制备的石墨烯浓度较低。
可购买：德国BASF、美国ISP、中国河南新开源（NKY）等高浓度石墨烯水系分散
液及其气液界面自组装
膜;魏摇伟,摇吕摇伟,摇
杨全红;新型炭材料;第26
卷第1期,2011 年2月
PVP是一种生物相容性
好、安全性高、价格便
宜的高分子型表面活性
剂,具有很好的溶解性和
润湿性能,与石墨表面有
较强的亲和性,而且易于
除去.
YangQ,Pan X J,Huang
F,et al. Fabrication of
high-concentration and
stable aqueous
suspensions of graphene
nanosheets by noncovalent
functionalization with
lignin and cellulose
derivatives
SLS是一种两性的聚合
电解质，其疏水的烷基
骨架与芳环相连，亲水
的磺酸钠集团位于α碳
上
Flexible,transparent,condu
cting films of randomly
stacked graphene from
surfactant-
stabilized,oxide-free
graphene dispersions
此方法制备出的石墨烯
溶液浓度较低，最高也
只有0.0005mg/mL
High-
concentration,surfactant-
stabilized graphene
dispersions
在较高浓度的石墨烯和
胆酸钠浓度下，将低功
率的超声时间由140min
提高到430h.
石墨烯浓度可达
0.3mg/mL
剂/表面活性剂
Cationic surfactant
mediated exfoliation of graphite into graphene flakes 超声剥离高浓度有序的
热解石墨(HOPH),并用
乙酸处理
吸附在石墨烯表面的阳
离子表面活性剂可以有
效阻止石墨烯片的聚集
现象，使石墨烯在DMF
溶剂中很好的分散
可购买专利申请号：
200910099595.X
专利申请号：
200910099595.X
专利申请号：
200910099595.X
徐超等；基于石墨烯的
材料化学进展；应 用化 学，第２８卷 第１期可以制得ＳｎＯ２石墨烯复合物
可购买；德国BYK 公司王珊珊等，纳米石墨片
在有机溶剂中的分散工
艺研究；
膨胀石墨在制备过程中
经过高温处理,石墨片
的边缘会发生氧化而引
入-OH 和-COOH 等官能
团 。
这些极性官能团
会和 Disperbyk-163
的胺基通过氢键相互作
用使分散剂稳定地锚接
在石墨片表面，而分散
剂的亲溶剂端伸展在溶
剂中,提高纳米石墨片
在溶剂中的浸润性
制备方法；CN101941694。