制备方法对石墨烯电化学性能的影响
石墨烯-金属氧化物纳米复合材料的制备与电化学传感性能研究
石墨烯-金属氧化物纳米复合材料的制备与电化学传感性能研究石墨烯-金属氧化物纳米复合材料的制备与电化学传感性能研究摘要：石墨烯是一种具有独特结构和优异性能的二维材料，具有巨大的应用潜力。
然而，石墨烯本身的电化学性能较差，为了进一步拓展其应用领域，石墨烯与金属氧化物的纳米复合材料被广泛研究。
本文综述了石墨烯-金属氧化物纳米复合材料的制备方法和其在电化学传感方面的研究进展，探讨了不同纳米复合材料的性能特点和应用前景。
关键词：石墨烯，金属氧化物，纳米复合材料，制备，电化学传感性能1. 引言石墨烯是由单层碳原子组成的二维材料，具有高度的热导率、电导率和光学透明度等优异性能。
然而，石墨烯的应用受到其本身的电化学活性和化学稳定性的限制，难以直接用于电化学传感器等领域。
为了改善石墨烯的电化学性能，石墨烯与金属氧化物纳米材料进行复合成为一个研究热点。
2. 石墨烯-金属氧化物纳米复合材料的制备方法石墨烯-金属氧化物纳米复合材料的制备方法多种多样，常用的方法包括化学还原法、水热法、溶胶-凝胶法等。
其中，化学还原法是一种简单有效的方法，可以通过还原石墨烯氧化物制备石墨烯，并将其与金属氧化物纳米颗粒进行混合，形成纳米复合材料。
水热法利用高温高压环境，通过溶液中的反应生成纳米复合材料，具有制备过程简单、控制粒子尺寸和形貌的优势。
溶胶-凝胶法则是通过溶胶和凝胶转化制备纳米复合材料，可以实现高度控制的复合过程和形貌调控。
3. 石墨烯-金属氧化物纳米复合材料在电化学传感领域的应用石墨烯-金属氧化物纳米复合材料在电化学传感领域具有广阔的应用前景。
石墨烯的高导电性和金属氧化物的高灵敏性相结合，可以提高传感器的灵敏度和稳定性。
例如，石墨烯-金属氧化物纳米复合材料可以应用于环境污染物的检测，例如重金属离子、有机污染物和气体等。
此外，石墨烯-金属氧化物纳米复合材料还可以用于生物传感器的开发，检测生物标志物和药物等。
4. 石墨烯-金属氧化物纳米复合材料的性能特点和应用前景石墨烯-金属氧化物纳米复合材料具有许多优良的性能特点，例如高灵敏度、高选择性和较低的检测限等。
石墨烯聚苯胺复合材料的制备及其电化学性能
石墨烯聚苯胺复合材料的制备及其电化学性能一、本文概述本文旨在探讨石墨烯聚苯胺复合材料的制备工艺及其电化学性能。
石墨烯，作为一种二维的碳纳米材料，因其出色的电导性、高比表面积和良好的化学稳定性，在电化学领域具有广泛的应用前景。
聚苯胺，作为一种导电聚合物，具有良好的电化学活性和环境稳定性。
将石墨烯与聚苯胺复合，可以充分发挥两者的优势，提高复合材料的电化学性能。
本文将首先介绍石墨烯和聚苯胺的基本性质，然后详细阐述石墨烯聚苯胺复合材料的制备方法，包括溶液混合法、原位聚合法等。
随后，通过对制备的复合材料进行结构表征和电化学性能测试，分析其电化学性能的影响因素及优化条件。
本文还将讨论石墨烯聚苯胺复合材料在超级电容器、锂离子电池等电化学器件中的应用潜力，并展望其未来的发展前景。
通过本文的研究，旨在为石墨烯聚苯胺复合材料的制备和应用提供理论支持和实践指导，推动其在电化学领域的广泛应用。
二、石墨烯聚苯胺复合材料的制备方法石墨烯聚苯胺复合材料的制备是一个融合了化学合成和纳米材料制备技术的复杂过程。
这种方法的关键步骤包括石墨烯的制备、聚苯胺的合成以及两者的复合。
我们需要制备高质量的石墨烯。
这通常通过化学气相沉积（CVD）法、氧化还原法或剥离法实现。
其中，氧化还原法是最常用的一种方法，它通过将天然石墨与强氧化剂反应，生成氧化石墨，再经过热还原或化学还原得到石墨烯。
接下来，我们合成聚苯胺。
聚苯胺的合成通常通过化学氧化聚合法进行，如使用过硫酸铵作为氧化剂，在酸性条件下将苯胺单体氧化聚合，生成聚苯胺。
制备石墨烯聚苯胺复合材料的核心步骤是将石墨烯和聚苯胺进行有效复合。
这可以通过溶液混合法、原位聚合法或熔融共混法实现。
其中，溶液混合法是最常用的一种方法。
将石墨烯分散在适当的溶剂中，然后加入聚苯胺溶液，通过搅拌或超声处理使两者充分混合。
随后，通过蒸发溶剂或热处理使复合材料固化。
为了进一步提高复合材料的性能，我们还可以在制备过程中引入其他添加剂或进行后处理。
石墨烯的制备及其电化学性能分析
石墨烯的制备及其电化学性能分析杨晨;刘丽来;邢善超;徐新龙;杜新伟;刘红斌【摘要】以大鳞片石墨制备的膨胀石墨(EG)为原料,采用改进的Hummers法制备氧化石墨,采用NaBH4化学还原制备石墨烯.采用扫描电镜和X射线衍射仪对化学还原后的石墨烯进行形貌和结构表征,应用电池测试系统对样品进行循环伏安(CV)、恒流充放电等电化学性能测试.结果表明:石墨烯电极在电流密度100mA·g-1时的首次放电比容量达1900mAh·g-1;经100个循环周期后石墨烯电极比容量为450mAh·g-1;在不同电流密度下循环50次,再回到100mA·g-1时,仍保持首次循环92％的比容量.【期刊名称】《化学工程师》【年(卷),期】2014(028)011【总页数】5页(P82-86)【关键词】膨胀石墨;石墨烯;锂离子电池;电化学性能【作者】杨晨;刘丽来;邢善超;徐新龙;杜新伟;刘红斌【作者单位】黑龙江科技大学环境与化工学院,黑龙江哈尔滨150022;黑龙江科技大学环境与化工学院,黑龙江哈尔滨150022;黑龙江科技大学研究生学院,黑龙江哈尔滨150022;黑龙江科技大学环境与化工学院,黑龙江哈尔滨150022;黑龙江科技大学研究生学院,黑龙江哈尔滨150022;黑龙江科技大学研究生学院,黑龙江哈尔滨150022【正文语种】中文【中图分类】O646石墨烯是碳原子以sp2杂化轨道组成的碳六元环状呈蜂巢状的单片层薄膜，厚度仅相当于一个碳原子尺寸，是碳类材料的基本组成单元[1]。
石墨烯具有较高的电子传导性，较大的比表面积（2630m2·g-1）[2]以及较高的理论储锂容量（744mAh·g-1）[3]，作为锂离子电池负极材料时具有独特的优势[4,5]：石墨烯的导电性使其本身具有电子传输性能，而导热性则确保其使用过程中的稳定性；石墨烯纳米片层结构缩短Li+传输路径，较大的层间距更有利于Li+的扩散传输。
氮掺杂石墨烯的制备及其电化学性能研究
氮掺杂石墨烯的制备及其电化学性能研究随着电化学技术的发展，石墨烯及其衍生物已经成为了材料科学领域最受瞩目的研究对象之一。
相比普通石墨烯，氮掺杂石墨烯具有更好的电化学性能，因此在电化学催化、光催化、电池等方面具有广泛的应用前景。
本文将着重介绍氮掺杂石墨烯的制备及其电化学性能研究。
一、氮掺杂石墨烯的制备氮掺杂石墨烯的制备方法主要有化学气相沉积（CVD）、氧化石墨烯还原法、溶剂热法、氮气等离子体处理法等。
其中，化学气相沉积是一种常用的方法，通过在高温下，将石墨烯材料与氧化氮等气体接触，可以使石墨烯中的部分碳原子被氮原子替换，形成氮掺杂石墨烯。
而溶剂热法则是利用常用的化合物如尿素，在高温下对氧化石墨烯进行还原，同时实现氮元素的掺杂，从而得到氮掺杂石墨烯。
此外，氮气等离子体处理法也是一种常用的方法，通过将氮气等离子体照射到石墨烯表面，利用空穴效应实现碳原子和氮原子的置换。
二、氮掺杂石墨烯的电化学性能在氮掺杂石墨烯的电化学研究中，最常见的就是将其应用于电化学催化和电池等方面。
以电化学催化为例，氮掺杂石墨烯在电催化中有着广泛的应用前景。
这是因为，相较于普通的石墨烯，氮掺杂石墨烯中存在着大量的氮杂质原子，这些原子能够显著地改变石墨烯的电子结构，促进部分反应的发生。
此外，还有研究表明，氮掺杂石墨烯还能够作为电池正/负极材料，嵌入/脱嵌锂离子，显示出了在电池领域的广泛应用潜力。
另外，氮掺杂石墨烯的电化学性能也在其他领域得到了广泛应用。
例如，将其应用于光催化领域中，研究表明，氮掺杂石墨烯与铁离子等材料复合后，可作为一种高效的光催化剂，对有机污染物有着良好的催化降解效果。
此外，还有部分研究表明，氮掺杂石墨烯可以应用于超级电容器领域等。
三、氮掺杂石墨烯的应用前景和挑战综上所述，氮掺杂石墨烯作为一种新型的二维材料，在电化学领域具有广泛的应用前景。
尽管其在电化学催化、电池等方面已经取得了一些进展，但是仍面临着许多挑战。
例如，其制备过程中存在着实现氮元素掺杂效率低、材料稳定性差等问题，同时在应用过程中，其与其他金属材料复合的性能优劣仍存在争议。
电化学法石墨烯
电化学法石墨烯电化学法是一种合成石墨烯的常用方法之一。
石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维材料，具有优异的电子、热传导性能以及高度的机械强度。
电化学法可以通过控制电解液中的化学反应，在电极上制备石墨烯。
在电化学法中，通常使用氧化石墨（GO）作为起始材料。
首先，将GO溶解在适当的溶剂中，形成GO溶液。
然后，在两个电极上施加电压，通过阳极氧化和阴极还原的反应，将GO 还原为石墨烯。
一般来说，阳极一般由金属材料制成，例如铂或不锈钢，而阴极可以是碳材料或金属材料。
电化学法合成石墨烯的主要优势是制备过程简单，可控性强，可以在大面积、连续生产石墨烯。
此外，电化学法合成的石墨烯在电子器件等领域具有广泛应用前景，因为它具有较高的电导率和良好的透明性。
然而，电化学法合成的石墨烯也存在一些缺点，例如合成过程中需要控制电流密度、温度和时间等参数，以确保石墨烯的质量和一致性。
此外，电化学法合成的石墨烯可能存在多层薄片或缺陷，因此后续的处理和处理步骤可能需要进一步提高石墨烯的质量。
总的来说，电化学法是一种重要的石墨烯合成方法，具有许多优点和应用前景。
随着研究和技术的不断发展，电化学法合成石墨烯的效率和质量将会得到进一步提高。
除了上述电化学还原法，电化学剥离法也是一种常用的电化学合成石墨烯的方法。
电化学剥离法主要通过在石墨电极上施加电压，在电极表面生长出石墨烯，并通过剥离的方式将石墨烯从电极上分离。
具体步骤如下：首先，在石墨电极表面形成一层氧化物保护层，例如氧化铜（Cu2O）或氧化锌（ZnO）；然后，在保护层上施加电压，使含有碳原子的分子在保护层上形成石墨烯；最后，通过适当的方法（例如化学剥离或机械剥离）将石墨烯剥离出来。
与电化学还原法不同，电化学剥离法可以在常温下进行，并且对材料的选择更加灵活。
此外，电化学剥离法制备的石墨烯通常具有较高的质量和单层厚度，适用于许多应用领域，例如电子器件、传感器和储能材料等。
值得注意的是，电化学法合成的石墨烯通常还需要进一步进行后续处理，以去除可能存在的副产物、杂质和多层薄片。
α-MnO_2石墨烯纳米复合物的合成及其电化学性能研究
０引言
锂离 子 电池 因其 具有 质量 轻 、 电压 高 、 容 量大 、
功率大、 放 电 平稳 和环 境 友好 等 优 点 ， 被 认 为 是 移 动储 能体 系 中最具潜 力 的系统【 。电极 材料 对 电池 性 能起着 决 定性 的作 用 ． 也 是 目前 锂 离子 电池 进 一 步 发展 所受 到 的主要 制约 ， 寻 找新 的 电极 材料 和 改 善传 统 电极材 料成 为现在 该领 域研 究 的主要 方 向。 二氧 化锰 具有 独 特 的结 构 和 化学 组 成 ， 具 有 优 越 的 电化学 性 能，目前 Ｍｎ Ｏ 作为 一种 极 具潜 力 的
减 问题 ， 主要 是 因为 石 墨烯 的导 电率 高 ， 结 构 柔 韧 为纳 米粒 子提 供 了缓 冲空 问 ， 容纳 锂嵌 入脱 出过程 中纳米 粒子 的体 积变化 。另一方 面纳米 粒子 分散 在
石 墨烯层 问 ． 也可 同时减 少在 充／ 放 电循环 过 程 中纳 米粒子 和石 墨烯 的 团聚 。 目前 有关 Ｍｎ ０ ２ ／ 石 墨烯 纳
０ 【 一 Ｍｎ Ｏ ｄ石墨烯纳米复合物的 合成及其 电化学性能研究
崔 瑜 彭 锂
１ 燕山大学环境与化学工程学院（ ０ ６ ６ ０ ０ ４ ）２ 燕山大学河北省应用化学重点实验室（ ０ ６ ６ ０ ０ ４ ）
摘 要： 通 过 回 流 原位 复合 方 法 制备 了 ｏ ｃ － Ｍｎ Ｏ ／ Ｘ ； 墨 烯 纳 米 复 合 物 。通 过 ｘ一 射 线衍 射 （ ＸＲＤ） 和 热 重 方 法
应釜中， 并 加 以密 封 ， 放 入气 氛 电 阻炉 中 ， 在 １ ８ ０ ｏ Ｃ
电化学沉积石墨烯
电化学沉积石墨烯
电化学沉积石墨烯（Electrochemical Deposition of Graphene）是一种新兴的以石墨烯为主要材料的制备工艺。
它能在常温常压下，
在金属衬底上以电化学方法进行沉积石墨烯的制备。
其通过在金属衬
底上通过电流实现石墨烯的沉积，可以在不对基底进行特殊处理的情
况下，获得高质量的单层、多层石墨烯，而且制备速率可达几分钟，
在制备石墨烯上大大节省了时间。
在电化学沉积过程中，基底必须是能够吸附电离基团的金属衬底，由于其能够通过解离构成电解液中的不同价电离基团吸附到基底表面，从而有效地供应石墨烯的原料。
其次，由于石墨烯是碳元素的一种，
当电流通过电极时，碳元素可以从电解液中的碳源构建一层石墨烯，
石墨烯的厚度可以通过控制电极的流通（电流强度和滞留时间）以及
调节电解液中离子偶联络及碳源浓度来控制。
除此之外，在沉积过程中，还需要考虑电化学沉积时可能会产生的气泡以及非等温性热效应，以保证石墨烯的质量和分布。
电化学沉积石墨烯的优势在于它可以在不同基底上制备高质量的
石墨烯，而且可以调节沉积厚度。
它的缺点在于电极的流通问题，当
电极的电阻较大时，电流的流通就会受到影响，从而影响石墨烯沉积
的匀度。
此外，由于电化学沉积石墨烯具有一定的杂质，因此它的性
能也会受到一定的影响。
总之，电化学沉积石墨烯是一种具有良好性能的新兴制备石墨烯
的工艺，它具有低温、快速可控的优势，可用于制备高质量的石墨烯，其中可以通过调节电流来实现对石墨烯厚度的调节，为推动石墨烯在
实际应用中的发展提供了重要的技术手段。
石墨烯的制备及电化学性能研究
目录摘要 (I)Abstract ......................................................................................................................... I I 1 引言 (1)1.1 石墨烯的制备 (2)1.1.1 机械剥离法 (2)1.1.2 电化学剥离法 (2)1.1.3 化学气相沉积法 (3)1.2 石墨烯电极材料的制备 (5)1.3 石墨烯电极材料电化学性能测试 (5)2 实验部分 (6)2.1 实验试剂 (6)2.2 实验仪器 (6)2.3 RHAC和GQDs的制备 (6)2.4 RHAC-GQDs的制备 (6)2.5 电极制备和电池组装 (7)3 结果和讨论 (8)3.1 分析了RHAC的比表面积和孔隙结构 (8)3.2 GQDs的拉曼光谱和荧光光谱分析 (8)3.3 红外光谱分析 (8)3.4 XRD分析 (8)3.5 扫描电镜分析 (9)3.6 循环伏安法测试分析 (9)3.7 恒流充放电试验分析 (9)3.8 电化学阻抗分析 (10)4 结论与展望 (12)4.1 结论 (12)4.2 主要创新点 (12)4.3 展望 (12)参考文献 (13)致谢............................................................................................ 错误!未定义书签。
摘要石墨烯由于其十分优异的电学、热学和机械性能及优良的透光率、比表面积大等优势而广泛的受到人们追捧。
尤其是在2004年成功制得稳定存在的石墨烯之后，更是兴起了一股研究石墨烯的潮流。
如何成本低廉、面积大、数量丰富、质量优异的制备石墨烯，并将其应用在实际生产中是研究人员努力的目标。
本文主要对这几年中一些改善的或新的石墨烯的制备方法以及其电化学性能做了综述，从中可以看到石墨烯在电学方面存在巨大的发展潜力。
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制备条件间的不同对石墨烯电化学性能的影响。
关键词： 石墨烯； 比电容； 比表面； 电化学
中图分类号： O613． 71
文献标识码： A
文章编号： 1001-9731（ 2012） 16-2121-05
1引言
石墨烯是构筑零维富勒烯、一维碳纳米管、三维体 相石墨等杂化碳的基本单元（ 图 1） ［1］。自通过微机械 剥离首次制成单层石墨烯［2］以来，其相关理论，制备方
剥离 气氛
Ar N2 高真空 空气 空气 真高空 真高空 N2 空气 N2 N2 N2 N2 N2 N2
比表面积 （ m2 / g）
— — 368 328 443 370 382 451． 9 418 273． 85 439 — 737 358 925
比电容 （ F /g）
220 132 264 219 220 269 279 258． 8 224 124 150 167 91 157 117
图 3 剥离温度、气氛对石墨烯的比表面积和比电容 的影响
Fig 3 Effects of exfoliation temperature and atmosphere on specific surface area and specific capacitance 显然，在低温区的热剥离对于制备较高比电容的
法和应用研究取得了长足的进展。
图 1 石墨烯是构筑其它维数碳材料的基本模块［1］ Fig 1 Graphene is a basic 2D build block for carbon mate-
rials of all dimension［1］
石墨烯是由单层六角元胞碳原子组成的蜂窝状二 维晶体［1-5］，该晶格中相邻碳原子间通过 sp2 杂化形成 σ 键相互连接构成不断延伸且刚性很强的平面结构， 而垂直于平面的 pz 轨道中的 π 电子形成的 π 键和 π * 键的费米能级几乎无差异，π 电子在晶体中移动几 乎不会遇到阻力。因此，石墨烯具有成为优良电极材 料的特点，如理论上理想的单层石墨烯的比表面积达 2630m2 / g［6］，而厚度仅为 0． 35nm； 理想情况下，电子在
张利华 等： 制备方法对石墨烯电化学性能的影响
区（ ＞ 700℃ ） 。低温区内（ 见图 3（ a） ） ，在真空［64］或空 气［65，66］等气氛 下，随 着 剥 离 温 度 的 升 高，石 墨 烯 比 表 面和比电容均呈略微增加的趋势，但这种改变很有限； 在氮气氛［67，68］下，石墨烯比电容会随着剥离温度上升 而显著增加。中温区从 400℃ 开始，来自氮气氛［68，69］ 数据表明，剥离温度上升，比电容和比表面积都会随着 迅速下降。高温区（ 见图 3 （ b） ） ，氮气氛［65-67，70，71］下， 石墨烯比表面积（ 439 ～ 925m2 / g） 增大，但比电容（ 91 ～ 167F / g） 降低，这些表观性能的数据波动剧烈，出现 了比表面积高则比电容低，而比表面积低则比电容反 而高的这种交错现象。
还原剂 （ ℃）
（ h）
（ m2 / g）
NaBH4
80
NaBH4
80
NaBH4
80
36
—
2
358
36
—
水合肼 室温
1
—
水合肼 356Fra bibliotek52水合肼 40
72
249
水合肼 50
24
—
水合肼 100
24
267
水合肼 100
24
705
水合肼 98
24
—
水合肼 95
2
500
水合肼 100
24
267
氢溴酸 110
目前，制备石墨烯的方法有机械剥离法［2，21］、液相 剥离法［22，23］、基 质 外 延 生 长 法［24，25］、化 学 气 相 沉 积 法［26，27］、小 分 子 插 层 石 墨 法［28，29］、氧 化 石 墨 还 原 法［30-32］、电弧法［33］及超 薄 切 片 丙 烯 腈 基 碳 纤 维 法［34］ 等。其中氧化还原法产量高，成本低，是制备电化学应 用石墨烯材料的主流方法。本文根据已有文献报道所 提供的石墨烯电化学数据，初步分析了主要制备工艺 对石墨烯电化学性能的可能影响。
参考 文献 ［20］ ［67］ ［64］ ［65］ ［66］ ［67］ ［67］ ［68］ ［65］ ［69］ ［66］ ［68］ ［65］ ［66］ ［70］
表 2 说明，剥离温度和剥离气氛对所制备石墨烯 的比表面积和比电容影响明显。图 3 的数据来自表 2。来自现有文献数据（ 图 3） 表明，可以将热剥离温度 区分为低温区（ ＜ 400℃ ） ，中温区（ 400 ～ 700℃ ） ，高温
化学还原法制备石墨烯对其比电容影响因素除了 与还原温度、还原时间、还原剂用量有关外，也与采用 的还原剂种类有关。如采用葡萄糖作还原剂［60］，比电 容 38． 6F / g 要明显偏低。而采用氢溴酸作还原剂［19］， 还原条件类似，获得 348F / g 的比电容，明显高于其它 还原剂，可能的原因是氢溴酸还原能力较弱，石墨烯表 面经其还原后仍有部分含氧基团存留，这有利于提高 石墨烯亲水性和水电解质的渗透，同时表面含氧基团
24
—
葡萄糖 95
1
—
比电容 （ F /g）
135 138 125 129 134 193 171 104 135 150 158 169 348 38． 6
参考 文献 ［38］ ［53］ ［52］ ［54］ ［48］ ［55］ ［51］ ［56］ ［10］ ［58］ ［59］ ［57］ ［19］ ［60］
2 制备方法对石墨烯材料的电化学性能的影响
2． 1 化学还原氧化石墨法 化学还原 氧 化 石 墨 法［34，35］ 是 将 氧 化 石 墨 剥 离 成
单层或少层的均匀稳定分散于水溶液的氧化石墨烯 （ graphene oxide，GO） ，然后加入还原剂，在一定温度下 反应，去 除 其 中 的 含 氧 基 团，得 到 石 墨 烯 （ graphene sheets，GNs ） 。 目 前，最 为 常 用 的 还 原 剂 是 水 合 肼［36，37］，另 外 还 有 硼 氢 化 钠［38］、氢 溴 酸［19］、维 生 素 C［39，40］、还原性糖 类［41］、H2［42］、强 碱［43］、纯 肼［44］、对 苯 二酚［45］、吡咯［46］、紫外辅助还原［47］等。表 1 列出了来 自不同研究的制备工艺条件、石墨烯的比表面积和比 电容数据。
作者简介： 张利华 （ 1985 － ） ，女，河北邢台人，硕士，师承关毅副教授，从事碳材料研究。
2122
还原法制备石墨烯的比电容（ 100 ～ 200F / g） 与其比表 面积（ 50 ～ 700m2 / g） 的关系并非简单的正比关系。
例如以文献［10］和文献［48］制备的石墨烯比表 面积分别是 705、52m2 / g，相差 13 倍以上，但比电容分 别是 135、134F / g 几乎一致。因此，仅根据比表面积大 小来推测石墨烯电化学性能是困难的，因为石墨烯的 电化学性能不仅与其比表面积有关，更与其孔径分布、 表面的基团有关，与其层数有关［49，50］。 表 1 化学还原 GO 法工艺条件及 GNs 的比表面积和
制备方法和工艺条件，获得石墨烯基的电导、热导和强 度极佳且超薄和超微型电极材料。应用在超级电容 器［10，11］、化学（ 生物） 传感器［12-14］、电催化［15，16］和电化 学发光［17，18］等方面。
根据提供电化学测试数据的文献报道，石墨烯的 电化学性能与石墨烯的合成方法关系密切。以制备超 级电容器作为 目 标 为 例，Ruoff［10］ 采 用 氧 化 还 原 法，以 水合肼还原氧化石墨烯，制成石墨烯在水溶液电解液 的比电容为 135F / g。Chen 等［19］采用同样方法，但以 氢溴酸作为还原剂，在 1mol / L H2 SO4 电解液中的比电 容达 348F / g。Hantel 等［20］以部分还原氧化石墨作为 超级电容器的电极材料，其在有机电解液中的比电容 达 220F / g。显然不同的制备工艺或原材料对石墨的 电化学性能均有影响。
就还原条件与石墨烯比电容关系而言，由图 2 可 知 NaBH4 为还原剂［38，51，52］，还原温度 80℃ ，还原时间 2 ～ 36h，石墨烯比电容变化很小（ 125 ～ 138F / g） ，从现 有研究结果来看，还原时间影响小，应主要考虑还原剂 用量 和 还 原 温 度 影 响。 常 用 的 水 合 肼 为 还 原 剂 时［51，53-55］，在还原温度 ＜ 50℃ 低温区数据表明，当还原 时间由 1 向 72h 延长时，石墨烯比电容由 129 向 193F / g 变化，很明显还原时间是低温区的主要影响因素，而 还原温度变化的影响则不明显。在还原温度达到近 100℃ 的 高 温 区 （ ≥ 95℃ ） ，多 采 用 的 24h 还 原 时 间［10，56-58］，比电容为 104 ～ 169F / g，而还原 2h［59］，比电 容也达 158F / g，这说明与低温区不同，因温度升高加 快了还原反应速度，还原时间影响变小。
张利华 等： 制备方法对石墨烯电化学性能的影响
2121
制备方法对石墨烯电化学性能的影响*
张利华，关 毅
（ 天津大学 化工学院，天津 300072）
摘 要： 石墨烯处于当今电化学纳米材料研究的前
沿，因制备方法多种多样，得到的石墨烯材料性能也存
在相当大差异。综述了通过目前流行的制备方法获得
的石墨烯的电化学性能研究成果，分析了制备方法间、
一般说来，制备的石墨烯材料的比表面积越大，对 其获得更大的比电容越有利。但表 1 给出的目前化学
* 基金项目： 国家自然科学基金资助项目（ 20976121） ； 天津市自然科学基金资助项目（ 10JCZDJC23800）
收到初稿日期： 2012-02-27