文档介绍：氧化石墨烯结构及应用
氧化石墨烯结构及应用
氧化石墨烯结构及应用
氧化石墨烯的结构及应用
20０４年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈•海姆(Anｄre Geｉm)和康斯坦丁•诺沃肖洛夫（Kｏnstanｔin Novoｓelov）成功地从石墨中分离出一层碳原子构成的石墨烯,两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”，共同获得2０1０年诺贝尔物理学奖。自此，石墨烯由于其突出的导热性、室温高速载流子迁移率、透光性和力学性能等，同时具有完美的量子隧道效应、半整数的量子霍尔效应、从不消失的电导率等一系列性质，受到了世界各界的广泛关注，也成为科研领域的新兴宠儿.
氧化石墨烯是石墨粉末经化学氧化后的产物,它是一种性能优异的新型碳材料，具有较高的比表面积和表面丰富的官能团。氧化石墨烯复合材料包括聚合物类复合材料以及无机物类复合材料更是具有广泛的应用前景,因为成为研究的又一重点。
一、氧化石墨烯的分子结构
石墨被强氧化剂氧化，氧原子进入到石墨层间,结合л电子，使层面内的二键断裂，并以Ｃ=O, C-OH，－ＣＯＯＨ等官能团与密实的碳网面中的碳原子结合，形成共价键型石墨层间化合物。氧化石墨烯的理想结构组成为C40０H，也有文献报道其组成为ＣX+（OH）Ｙ-(H２0）2 ,其中Ｃ、 Ｈ、O等各元素的含量随氧化程度不同而发生改变，一般范围为C7O4H2－C24Ｏ１3Ｈ9,目前，普遍认为氧化石墨是一个准二维固体物质。氧化石墨烯由尺寸不定的未被氧化的芳香“岛”组成,而这些“岛”则被含有醇羟基、环氧基团和双键的六元脂环所分开,芳香环、双键和环氧基团使得碳原子点阵格式近乎处于同一平面，仅有连接到羟基基团的碳原子有较轻微的四面体构型畸变,，形成了不同密度的氧原子分布。
干燥的氧化石墨在空气中稳定性较差,很容易吸潮而变成水合氧化石墨，层间距也会随其含水量的高低而有所不同。随含水量的增加，。1nｍ,从而导致X射线(100)衍射峰的位置的变化.
氧化石墨烯结构及应用
氧化石墨烯结构及应用
氧化石墨烯结构及应用
鉴于氧化石墨烯在石墨烯材料领域中的地位，许多科学家试图对氧化石墨烯的结构进行详细和准确的描述,以便有利于石墨烯材料的进一步研究,虽然已经利用了计算机模拟、拉曼光谱，核磁共振等手段对其结构进行分析,但由于种种原因（不同的制备方法，实验条件的差异以及不同的石墨来源对氧化石墨烯的结构都有一定的影响），氧化石墨烯的精确结构还无法得到确定。
二、氧化石墨烯的制备方法
氧化石墨烯的制备方法主要有Ｂrodｉe、Sｔaudenmａier和Ｈummｅrｓ三种方法,它们都是用无机强质子酸（如浓硫酸、发烟***或它们的混合物）处理原始石墨,将强酸小分子插入石墨层问,再用强氧化剂(如KMnＯ4、ＫＣ1０4等）对其进行氧化。
1、Brodｉe法
1８98年Ｂroｄｉｅ采用发烟HＮO3体系,以KC10３为氧化剂,反应体系的温度需先维持在0 ℃，然后，不断搅拌反应20－,需进行多次氧化处理以提高氧化程度，反应时间相对较长。该法的优点是其氧化程度可利用氧化时间进行控制,合成的氧化石墨结构比较规整。但因采用ＫＣ１０3作氧化剂，有一定的危险性.
2、Stauden