超声分散
• 超声使液体产生气泡，连续不断的气泡爆炸产 生的高压冲击GO使之剥离。
表面自带的亲水性基 团使得GO具有亲水性。 而亲水性不能使有机 溶剂渗入GO片层之间 的空隙，如要分散， 必须要表面改性。
亲水性 亲油性
氧化石墨烯的化学还原
氧化石墨烯还 原与否的矛盾
不还原导电 能力差
矛盾调和方法： 利用两性水溶性聚合物——聚对 苯乙烯磺酸钠（PSS）存在的情况 下，还原出稳定的石墨烯纳米片层
热膨胀或超 声分散
表面改性
还原反应
纳米级分散 石墨烯
GO的制备与结构 利用强质子酸处理原始石墨，然后加入强氧化
剂氧化。
结构为准二维层状结构，层间包含羟基和羧基 等活性基团。
氧化石墨烯片与表面改性
热解膨胀
• 对GO热处理，使片层表面环氧基和羟基分解 产生二氧化碳和水蒸气，当压力超过范德华力 而剥离。
• 加热SiC法 • 加热单晶SiC脱除Si，在单晶 （0001）面上分解出石墨烯片层
• 热膨胀法 • 微波加热厚度30um的石墨鳞片得 到纳米石墨片
• 化学法 • 合成六苯并蔻(HBC) ,然后在FeCl3 或Cu (OTf) 2-AlCl3 作用下环化 脱氢得到较大平面的石墨烯
石墨烯复合思路
GO(Graphite Oxide)
新型增强体——石墨烯
“氧化石墨烯及其与聚合物的复合”

庞钧文 12210300012
石墨烯与诺贝尔奖
时间：2004年 地点：英国Manchester大学 研究员：康斯坦丁·诺沃肖洛夫（左）；安德
石墨烯的结构
完美的石墨烯是二维的，由六角元胞构成。 是碳纳米管和富勒烯的基本单元
的水相分散液。 右图是天然石墨，GO以及还原后 的GO的导电性能。
还原导致不 可逆凝聚
氧化石墨烯复合材料
常用聚合物基体：聚苯乙烯，聚苯胺等。
直接插层法
利用溶剂的作用或通过机械剪切等物理作用将聚 合物分子插入具有片层结构的GO，形成纳米聚合 材料。
聚合插层法
预混合后加入引发剂引发聚合，热处理得到复合 材料。
优良的增强体
极强的力学性能：拉伸模量 1.01TPa，极限强度116GPa
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优良的导电性，室 温下载流子迁移率 是硅的100倍
极薄极轻，厚 度为0.34nm， 比表面积为 2630m2/g
石墨烯的 优点
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4
导热率为3000-
5000W/mK，与碳纳
米管相当Leabharlann 制备方法： • 机械剥离法
• 通过机械力从石墨晶体表面剥离石 墨烯片层
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