3. 电解水
超级电容器
双电层电容器
静电吸引（ 亥姆霍兹层）
电荷存储方式：
电化学（ 法拉第）
电荷存储方式：
赝电容器
只有电荷转移， 没有化学反应
既有电荷转移， 也有化学反应
传统电容 器材料：
能量密度相对较大 比表面积相对较小 导电性较差 性质好的材料价格昂贵（RuO2）
石墨烯：
比表面积大 导电性好 可以量产 能量密度低
石墨烯-传统材料的复合物 > 石墨烯 + 传统材料
石墨烯-高分 子复合物
超级电容器
石墨烯-纳米 管复合物
石墨烯-金属氧 化物复合物
ACS nano, 2010, 4 (5), 2822–2830
CMG3：chemically synthesized GO-MnO2 when their ratio is 3:1
关于石墨烯传感器调研工作
经过一周多的调研，对石墨烯的各 种性质、制备方法、表征手段以及应 用方面有了一定了解。 本报告主要介绍石墨烯的基本性 质，并从石墨烯的基本性质入手，探 讨石墨烯在传感器方面相关应用，包 含已经发现的传感器方面的应用（讨 论其存在问题和改进手段），以及石 墨烯在传感器方面潜在的应用。
大的比表面积 高的导电率
实现快速电 荷积累，增 大能量密度， 提高超级电 容器性能
基于石墨烯 的复合材料 的优势
高的能量密度 低的量产成本
污水处理─重金属吸附
Environ. Sci. Technol. 2011, 45, 10454–10462
吸附等温线
Cd(II) Co(II)
.3 and 68.2 mg/g,
机械剥离
石 墨 烯 的 合 成 手 段
液相超声剥离 化学气相沉积 电化学剥离 化学还原氧化 石墨烯
相比于其他 方法，化学还原 是一种能够面向 应用的合成手段， 并且合成的石墨 烯表面具有可以 修饰的官能团， 这极大地提高了 石墨烯的可调控 性，使得它可以 和很多材料结合， 形成性能优异的 复合材料。
Environ. Sci. Technol. 2013, 47, 9904−9910
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石墨烯简介
自从2004年发现以来，石墨烯作为明星材 料一直出现在科学家们研究的最前沿。它具有独 特的二维平面碳原子构成的骨架，这使得其拥有 优异的光电性能，超高的载流子迁移速率，非常 强健的力学特性和极高的热导等各种优异性能， 从而让石墨烯在二维电子器件等各个领域的应用 都有着巨大的潜力。
graphene的物理性质 1.1、光学性质 单层石墨烯的吸光率为2.3%，反射率<0.1% 随着层数的增加，吸光率线性增加。 1.2、热学性质 悬浮石墨烯的热导率在3000–5000 W m -1 K -1 之间变化 在衬底上为600 W m -1 K -1 。 1.3、机械性质 单层石墨烯的断裂强度为42 N m -1，杨氏模量为1.0 Tpa 1.4、电学性质 石墨烯是一种二维零带隙半金属材料，它的导带与价带 有微小的重叠。电子在运动中受到很小的散射。载流子 浓度为1013 cm -2，迁移率能达到 100 000 cm2 V-1 s-1。 同时它表现出双极性电场效应，并且具有不同寻常的半 整数量子霍尔效应。
化学还原氧化石墨烯流程
由此可见，不管是 氧化石墨烯还是还原的 氧化石墨烯表面都有各 种功能性官能团。正是 这些官能团的存在，使 得它们的表面能够结合 很多有机无机化合物， 从而让它们的功能特性 表现的更加丰富。
氧化石墨 烯
还原的 氧化石墨烯
物理化学处理
基于石墨烯的 复合物
石墨烯复合物 的应用 1. 超级电容器 2. 污水治理
Environ. Sci. Technol. 2011, 45, 10454–10462
改性GO用于吸附重金属离子
PAN@GO
Environ. Sci. Technol. 2013, 47, 9904−9910
Environ. Sci. Technol. 2013, 47, 9904−9910
机理