化工设备论文 石墨烯复合材料的.doc

IIMG256IMG256IMG256timg毕业设计论文石墨烯复合材料的制备及其性能研究进展学院名称学院名称专业名称专业名称学生学号2016123456789学生姓名学生姓名指导教师教授姓名助理指导老师老师姓名2020年1月II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IIIResearchProgressonPreparationandpropertiesofgraphenecompositematerialsAbstractGraphenehasbecomeahotresearchfieldofmaterialforitsexcellentperformanceanduniquetwodimensionalstructureThispapersummarizesthemethodforpreparinggrapheneandcomparedtheadvantagesanddisadvantagesofvariousmethodsintroducesthemechanicsgrapheneopticalelectricalandthermalpropertiesCompositematerialsbasedongrapheneisanimportantresearchdirectioninthefieldofapplicationofgraphenethispaperintroducesthepreparationandapplicationofgraphenepolymercompositesandgraphenebasedinorganicnanocompositematerialandtheprospectofgraphenecompositematerialsKeywordsgraphenepreparationpropertiescompositematerialsIV目录前言11石墨烯简介211石墨烯的发展212石墨烯的基本性质22石墨烯复合材料制备421石墨烯无机纳米复合材料4211石墨烯与金属化合物复合4212石墨烯其他金属化合物复合6213石墨烯非金属材料复合7221石墨烯聚苯胺PANI复合材料8222石墨烯聚乙烯复合材料8223石墨烯聚苯乙烯复合材料83石墨烯复合材料的应用931石墨烯在聚合物复合材料中的应用9311对聚合物力学性能的改善9参考文献121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石墨烯复合材料的制备及其性能研究进展2石墨烯简介11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13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12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0335nm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01molL的pH7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13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0335nm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3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14石墨烯性能简介141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23的可见光即透过率为9773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23142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200000cm2Vs约为硅中电子迁移率的140倍其电导率可达104Sm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143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11TPa3石墨烯的强度极限为42Nm2144热学性能1石墨烯的室温热导率约为5300WmK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2630m2g石墨烯复合材料的制备及其性能研究进展42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21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211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5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1molL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113FgWu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1molL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175Fg在浓度为6molL的氢氧化钾KOH电解液中高达256FgMn3O4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Chen等8报道了一种用溶剂方法把碱式氧化锰MnOOH纳米晶体沉积在石墨烯上通过X线衍射仪XRD和透射电子显微镜TEM观察表明MnOOH纳米晶体任意地装饰剥离的石墨烯形成分散良好的石墨烯MnOOH纳米复合材料合成过程中重要的机制是溶解结晶和取向附生对于高氯酸胺热分解制备的纳米复合材料表现出不寻常的催化性能这个无模板方法容易重复制备在低温下容易进行并能容易地制备其他石墨烯型纳米复合材料石墨烯四氧化三钴Co3O4复合材料Yan等9采用微波辅助的方法快速地制备石墨烯纳米片Co3O4复合材料石墨烯纳米片Co3O4复合材料复合材料在浓度为6molL的KOH水溶液中在10mVs下最大比电容达到2432Fg复合材料表现出良好的长循环寿命在2000次循环后仍保持956的电容石墨烯氧化铋复合材料Wang等10首次通过热处理合成石墨烯氧化铋复合材料作为超级电容器电极材料在比电流为1Ag下共比电容为255Fg纯石墨烯比电容为71Fg在负载氧化铋10Ag下比电容为757Fg石墨烯氢氧化镍NiOH2复合材料Wang等11研究了NiOH2纳米晶体长在不同氧化程度的石墨烯上作为潜在能量存储应用的电化学赝电容材料在充放电电流为28Ag和457Ag条件下NiOH2六边形纳米片直接长在轻度的氧化和电导的石墨烯上的比电容分别高达1335Fg和953Fg材料具石墨烯复合材料的制备及其性能研究进展6有良好的倍率性能其较高的比电容和较大的容量在高能量和功率密度的超级电容中有应用的前景石墨烯二氧化钛TiO2复合材料TiO2是一种应用广泛的半导体材料由于其成本低稳定性好对人体无毒性并具有气敏压敏光敏以及较强的光催化特性而被广泛应用于传感器太阳能电池和光催化等领域Manga等12通过喷墨印刷术处理前驱溶液氧化石墨和二2羟基丙酸二氢氧化二铵合钛制备石墨烯TiO2光电导薄膜由于这种薄膜制备的光电导体设备具有宽带光电导性高的光电探测能力和光导率与纯TiO2的光电探测器相比具有更快的光响应Williams等13通过紫外照射TiO2悬浮液使其释放电子还原分散在乙醇里的氧化石墨TiO2颗粒和石墨烯相互作用阻碍剥离石墨烯的团聚光催化技术不仅提供了紫外辅助还原技术而且还开创了制备光敏石墨烯半导体复合材料的新途径212石墨烯其他金属化合物复合其他的金属化合物例如磷酸亚铁锂LiFePO4氧化锡SnO2氧化亚铜Cu2O铂Pt硫化镉CdS与石墨烯复合材料可以用在锂电池电催化和传感器等方面1石墨烯LiFePO4复合材料Ding等14用共沉淀的方法制备了LiFePO4石墨烯复合材料在实验中石墨烯纳米片用作添加剂复合材料用XRD原子力显微镜AFM和研究充放电测试的电化学性能来表征实验结果表明加入石墨烯能提高LiFePO4的容量输送和循环性能因此LiFePO4石墨烯复合材料适用于二次锂电池2石墨烯纳米复合材料Yao等15采用原位化学合成方法制备SnO2石墨烯纳米复合材料合成的SnO2石墨烯纳米复合材料在第一次循环后具有765mAhg可逆的锂储存能力和增强的循环性这些归都因于SnO2石墨烯纳米复合材料的3D结构3石墨烯Cu2O复合材料Xu等16采用在乙二醇体系中醋酸铜预先吸附在氧化石墨片上来制备石墨烯的复合材料另外乙二醇被用作制备Cu2O的溶剂和还原剂石墨烯Cu2O复合材料作为锂离子的正极材料在第一次的充放电循环中容量高达1100mAhg这比石墨烯或者Cu2O都高但电极材料的循环性能差尽管目前还不清楚石墨烯或者石墨烯Cu2O复合材料存储锂的机制以及在实际应用前还有大量的问题需要解决但是石墨烯Cu2O复合材料适用于高7容量的锂离子电池正极材料Li等17用一锅法还原氧化石墨和氯铂酸H2PtCl6制备Pt纳米簇装饰的石墨烯纳米片电化学试验表明Pt石墨烯电化学活性比表面积为446m2g比PtVulcan301m2g高这对于甲醇氧化有着良好的催化性能Wang等18由CdS纳米晶体用带有丰富的负电荷的羧酸基团氧化石墨为原料制备在石墨烯的表面原位形成石墨烯CdS纳米复合材料相比纯CdS纳米晶体掺杂石墨烯能促进CdS纳米晶体的电化学氧化还原过程而且预先制备的石墨烯CdS纳米复合材料能与H2O2反应生成牢固的和稳定的电致化学发光传感器ECL不仅增强了它ECL的密度约43倍且减少了其320mV的开始电压预先制备的固相ECL的H2O2传感器表现出可接受的线性响应从5M到1mM带有检测极限17MSN3ECL的H2O2传感器显示出极好的可再现性和长期的稳定性由于良好的性能石墨烯可以作为加强的材料制备传感器应用于化学和生物化学分析中213石墨烯非金属材料复合Yan等19由超声波和原位还原方法制备石墨烯纳米片碳黑复合材料微观结构测试表明经过超声后碳黑离子沉积在纳米片的边缘表面由原位还原沉积在纳米片的基部复合材料的电化学性能优于纯石墨烯材料这证明作为逆电流器的碳黑粒子能确保石墨烯和由三维的石墨烯纳米片碳黑混合材料提供的空旷的纳米通道高的电化学利用石墨烯碳黑作为一种超级电容器的碳材料在扫描速率为10mVs时比电容达175Fg比纯石墨烯1226Fg材料高此外在6000次循环后电容量只减少最初电容量的91这些都表明石墨烯碳黑是有前途的超级电容的材料Wang等20由简单的一步原位过滤法制备灵活的固定的像纸的石墨烯硅Si复合材料Si纳米粒子高度地压缩到石墨烯母体上电化学性能表明石墨烯Si复合材料膜100次循环708mAhg比纯石墨烯100次循环后304mAhg有更好的放电性能石墨烯作为灵活的基质支撑张力释放当纳米级的Si释放高电容时提供电导通道22石墨烯与聚合物复合近年来由于石墨烯能在低填充量下能产生性能突破性的提高引起了学术和工业的兴趣改性的石墨烯石墨和不同的聚合物的基质制备纳米复合材料研究用不同的方法采用各种有机聚合物制备填满聚合物的石墨烯纳米复合材料石墨烯复合材料的制备及其性能研究进展8221石墨烯聚苯胺PANI复合材料Zhang等21在酸性条件下采用氧化石墨和苯胺单体的原位聚合制备化学修复的石墨烯PANI纳米纤维复合材料在电流密度为01Ag的PANI掺杂石墨烯复合材料的比电容高达480Fg这种研究表明得到的高比电容和良好的循环稳定性由石墨烯掺杂PANI或者庞大的PANI掺杂氧化石墨石墨烯Yan等22通过原位聚合合成石墨烯纳米片PANI复合材料石墨烯作为支撑材料能提供更多的活性点为PANI成核以及良好的电子转移路径石墨烯均匀地涂在PANI纳米粒子2nm两表面石墨烯PANI的比电容在1mVs达1046Fg然而纯PANI比电容为115Fg另外GNSPANI复合材料的能量密度达到39Whk功率密度达到70kWkg222石墨烯聚乙烯复合材料Pang等23用水乙醇协助分散和在200热压缩制备石墨烯纳米片具有独立的结构的超高分子量的聚乙烯复合材料因为两维的电导网络得到的渗透临界值007体积分数223石墨烯聚苯乙烯复合材料Patole等24用水基于原位微乳液聚合大量的生产聚苯乙烯纳米粒子功能性石墨烯聚苯乙烯实现石墨烯功能化是利用石墨烯平面较高的比表面积和在原位微乳液聚合的反应物较好的亲和力在复合材料中聚苯乙烯的热性能随着石墨烯的插入而提高修复的石墨烯显示出良好的兼容性和主体聚苯乙烯母体相互作用形成电导的聚苯乙烯膜此外Zhang等25由熔化混合物制备聚对苯二甲酸乙二醇酯PET石墨烯纳米复合材料其中石墨烯纳米片由原始的石墨完全氧化然后热剥离和还原制备透射电镜显微镜观察显示石墨烯纳米片在聚对苯二甲酸乙二醇酯母体上均匀地分散石墨烯的插入极大地提高PET的电导性结果从电绝缘体向半导体急剧的转变带有低的渗透临界值047体积分数仅仅300体积分数的石墨烯可以获得211SB的电导低的渗透临界值和超电导对高的外貌比例大的比表面积和石墨烯均匀地分散在PET母体上有贡献9石墨烯复合材料的应用石墨烯是由单层碳原子组成的六方蜂巢状二维结构是其他维的石墨材料的基础材料它可以包裹形成零维富勒烯卷起来形成一维碳纳米管层层堆积形成三维石墨方法制备出石墨烯以来其就引起物理界和化学界的轰动和极大的兴趣石墨烯的这种特殊结构使其表现出一些独特的物理性能如室温量子霍尔效应超高的电子迁移率和弹道运输较长的电子平均自由路径良好的热传导较强的机械强度和出众的灵活性较低的生产成本相对于碳纳米管非常适合于高性能复合材料的开发在实际应用中石墨烯复合材料可以分为两类石墨烯无机复合材料和石墨烯聚合物复合材料制备石墨烯复合材料的方法主要有两种先让氧化石墨与其他材料复合再将其中的氧化石墨还原得到石墨烯纳米复合材料或者用改性过的石墨烯与其他材料复合这些复合材料广泛地应用在超级电容器锂电池电催化和燃料电池等领域31石墨烯在聚合物复合材料中的应用311对聚合物力学性能的改善石墨烯有优异的力学性能添加到聚合物基体中理论上能很好地改善材料的力学性能如拉伸强度断裂伸长率硬度等也有很多报道证实石墨烯的加入对力学性能的改善贡献很大SVadukumpully等26用溶液混合法制备了聚氯乙烯PVC石墨烯复合材料发现石墨烯质量分数为2时复合材料的拉伸弹性模量提高了58拉伸强度提高了130可见石墨烯单独分散到基体中就能对材料力学性能有较好的改善也有很多研究者将石墨烯纳米微片添加到材料中JLongun等27通过原位聚合制备了聚酰亚胺PI石墨烯复合材料发现石墨烯加入量仅为118时复合材料高弹区的模量增加了110倍石墨烯在复合材料中性能的体现与其在基体中的分散有关如果分散不好或出现团聚可能不能把石墨烯的优异性能很好地体现在复合材料中所以有很多研究者会先对石墨烯进行修饰使其能更好地分散在体系中WangXin等28就用3氨基丙基三乙氧硅烷对石墨烯纳米微片修饰再添加到环氧树脂中修饰了的石墨烯质量分数为1时复合材料的拉伸强度提高了45而断裂伸长率提高了133由于石墨烯特殊的性能其衍生物如氧化石墨烯GO和还原的氧化石墨烯RGO都被广泛应用于功能性复合材料中CaiDongyu等29将GO添加到聚氨酯PUR中制得了PURGO复合材料发现GO质量分数为4可以使拉伸弹性模量提高7倍GO质量分数为1石墨烯复合材料的制备及其性能研究进展10能使韧性提高50而且硬度和刮伤性也有明显的提高可见GO在复合材料中体现了其自身良好的力学性能312对聚合物电学性能的改善石墨烯本身除了有很好的力学性能外还有优异的电学性能可以添加到复合材料中使绝缘体成为可以导电的材料而且效果非常明显SVadukumpully等26得到的PVC石墨烯复合材料的渗流阈值低至体积分数06当石墨烯体积分数为647时导电率为58Sm可见石墨烯对材料的电学性能有明显的改善作用当然对石墨烯进行修饰同样可以使石墨烯在材料中的电学性能有良好改善VEswaraiah等30采用修饰的石墨烯和聚偏氯乙烯PVDF制得的复合材料发现石墨烯质量分数仅为05即可使导电率由原来的1016Sm转变到104Sm且修饰后的石墨烯也能在材料中形成良好的导电网络32石墨烯在无机纳米材料中的应用石墨烯及其衍生物GO和RGO不仅可以添加到聚合物基体中也可以添加到无机纳米粒子中得到复合材料从而使无机粒子本身较弱的力学电学或热学性能得到改善WangJingyue等31以Al为基体加入质量分数03的石墨烯改性后材料的拉伸强度高达249MPa比纯Al提高了62HuangXiaodan等32将石墨烯微片添加到Fe3O4纳米粒子中放电容量高达750mAhg且具有良好的循环稳定性在锂离子电池上存在很大的潜在应用由此可见石墨烯对无机材料力学性能和电性能的改善都是很明显的33石墨烯的潜在应用331生物医药石墨烯的宏观比表面积较大化学纯度高容易对其进行表面修饰使得石墨烯复合材料非常适合用作药物载体QiXiaoying等33采用聚乙二醇氧化聚乙烯PEGOPE共聚物作为稳定剂通过强的作用吸附在RGO的表面合成了新型的两亲性石墨烯复合材料PEGOPERGO能溶于甲苯氯仿丙酮乙醇水等多种溶剂中形成稳定溶液而且在血浆等生理环境中能保持稳定分散可以应用在不溶于水和芳香族的药物传递11332化学传感器关于化学传感器的研究方向主要在于传感器的材料由于石墨烯基材料的电学性能对环境非常灵敏正成为公众关注的焦点WangZhengming等34采用单层石墨烯作为基础使其两侧吸附介孔二氧化硅形成三明治型纳米复合材料这种结构对pH值氧化石墨烯的表面活性剂二氧化硅前驱体的含量及合成温度都很敏感其导电率对分析时的蒸汽压力也敏感也可应用在传感方面333超级电容器石墨烯具有很高的理论比表面积而结构上是独立存在的单层碳系材料因此石墨烯微片的两边均可以负载电荷形成双电层石墨烯微片的特有的褶皱和叠加效果可以形成纳米孔道和纳米空穴有利于电解液的扩散这使得石墨烯复合材料在超级电容器应用上有很大的潜质YangShinyi等35采用石墨烯纳米片和一维的碳纳米管CNT制备3维的层级结构能提高石墨烯基复合材料的电容性能得到高孔隙的纳米结构石墨烯CNT材料的比电容得到了很大的提高能很好地用于超级电容器石墨烯复合材料的展望石墨烯复合材料是一类新型碳材料具有优异的理化性质显示出了很好的科研价值和广阔的应用前景目前人们已经采用多种方法制得了不同结构的二元和三元石墨烯复合材料但是真正要将其得以实际应用仍有几大问题亟待解决1研究者们虽然采用多种不同的法制得了结构新颖性质优异的石墨烯复合材料但大多数制备方法距离过程简单可用于放量制备的工业化要求还有一段很大的差距如石墨烯的制备无机材料在聚合物的混合等问题都需要得以解决2如何对石墨烯复合材料的结构可控制备是研究者们面临的一大难题3对石墨烯复合材料的潜在应用价值的研究还不够系统没有成熟的研究体系来解释其具有优异理化性质的原因相信经过科研工作者大量而系统的基础理论研究和实验工作之后在不久的将来随着人们对石墨烯材料的制备方法和应用等问题的不改善和改进石墨烯复合材料定能改变人类的实际生活石墨烯复合材料的制备及其性能研究进展12参考文献1SaidmanSBCastanonMJLOrdieresAJMetalAmperometricdetectionofdsorbitolwithNADdsorbitoldehydrogenasemodifiedcarbonpasteelectrodeAnalyticaChimicaActa2000424145502RetnaRajCJenaBKEfficientelectrocatalyticoxidationofNADHatgoldnanaoparticlesselfassembledonthreedimensionalsolgelnetworkChemicalCommunication200515200520073SalimiAHallajRGhadermaziMModificationofcarbonceramicelectrodepreparedwithsolgeltechniquebyathinfilmofchlorogenicacidapplicationtoamperometricdetectionofNADHTalanta20056548888944GeimAKNovoselovKSTheriseofgrapheneNatureMaterials2007631831915ZhangYPLiHBPanLKetalCapacitivebehaviorofgrapheneZnOcompositefilmforsuperapacitorsJournalofElectroanalyticalChemistry2009634168716WuJLShenXPJiangLetalSolvothermalsynthesisandcharacterizationofsandwhichlikegrapheneZnOnanocompositesAppliedSurfaceScience20102569282628307WangBParkJSWangCYetalMn3O4nanoparticlesembeddedintographenenanosheetspreparationcharacterizationandelectrochemicalpropertiesforsupercapacitorsElectrochimicaActa20105522681268178ChenSZhuJWHuangHJetalFacilesolvothermalsynthesisofgrapheneMnOOHnanocompositesJournalofSolidStateChemistry201018311255225579YanJWeiTQiaoWMetalRapidmicrowaveassistedsynthesisofgraphenenanosheetCo3O4compositeforsupercapacitorsElectrochemicaActa201055236973697810WangHWHuZAChangYQetalFacilesolvothermalsynthesisofagraphemenanosheetbismuthoxidecompositeanditselectrochemicalcharacteristicsElectrochimicaActa201055288974898011WangHLCasalongueHSLiangYYetalNiOH2nanoplatesgrownongrapheneasadvancedelectrochemicalpseudocapacitormaterialsJournalofAmericanChemicalSociety2010132127472747712MangaKKWangSJaiswalMetalHighGaingraphenetitaniumoxidephotoconductormadefrominkjetprintableionicsolutionAdvancedMaterials201022465265527013WilliamsGSegerBKamatPVTiO2graphenenanocompositesUVassistedphotocatalyticreductionofgrapheneoxideAmericanChemicalSocietyNano2008271487149114DingYJiangYXuFetalPreparationofnanostructuredLiFePO4graphenecompositesbycoprecipitationmethodElectrochemistryCommunications2010121101315YaoJShenXPWangBetalInsituchemicalsynthesisofSnO2graphenenanocompositeasanodematerialsElectrochemistryCommunications200911101849185216XuCWangXYangLCetalFabricationofagraphenecuprousoxidecompositeJournalofSolidState13Chemistry200918292486249017LiYMTangLHLiJHPreparationandelectrochemicalperformanceformethanoloxidationofPtgraphenenanocompositesElectrochemistryCommunications200911484684918WangKLiuQWuXYetalGrapheneenhancedelectrochemiluminescenceofCdSnanocrystalforH2O2sensingTalanta201082137237619YanJWeiTShaoBetalElectrochemicalpropertiesofgraphenenanosheetcarbonblackcompositesaselectrodesforsupercapacitorsCarbon20104861731173720WangJZZHONGCChouSLetalFlexiblefreestandinggraphenesiliconcompositefilmforlithiumionbatteriesElectrochemistryCommunications201012111467147021ZhangKZangLLZhaoXSetalGraphenePolyanilinenanofibercompositesassupercapacitorelectrodesChemistryofmaterials20102241392140122YanJWeiTShaoBetalPreparationofagraphenenanosheetpolyanilinecompositewithhighspecificcapacitanceCarbon201048248749323PangHChenTZhangGMetalAnelectricallyconductingpolymergraphenecompositewithaverylowpercolationthresholdMaterialsLetters201064202226222924PatoleASPatoleSPKangHetalAfacileapproachtothefabricationofgraphenepolystyrenenanocompositebyinsitumicroemulsionpolymerizayionJournalofColloidandInterfaceScience2010350253053725ZhangHBZhengWGYanQetalElectricallyconductivepolyethyleneterephthalategraphenenanocompositespreparedbymeltcompoundingPolymer20105151191119626VadukumpullySCarbon201149119820527LongunJCarbon20125051823183228WangXinCompositesScienceandTechnology201272673774329CaiDongyuCompositesScienceandTechnology2012726702707