石墨烯制备及在电化学中的应用.pdf

《石墨烯制备及在电化学中的应用.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、石墨烯制备及在电化学中的应用陈章宜(北京市第161中学,北京100031)摘要：自从2004年石墨烯问世以来，因具备独特的结构、导电性能和超大的比表面积等优点，被广泛应用于各个领域，并且一直是全世界的研究热点。此外，石墨烯所特有的良好的导电性和大的比面体积，石墨烯材料在电化学领域中的应用前景光明。本文综述了石墨烯材料的制备方法，评述了其在超级电容器、锂离子电池、燃料电池等电化学领域中应用研究，并展望了石墨烯材料的制备及其在电化学领域应用的未来发展前景。关键词：石墨烯；制备；超级电容器；锂离子电池；燃料电池随

2、着环境和能源问题的日益突出，发展可再生能源已成为并采用水热法合成了氮掺杂石墨烯，电化学测试结果表明在-1-1全世界急需解决的问题，发展先进的储能技术是这个世界性问3A·g电流密度下恒流充放电比电容可达184.5F·g,-1题的有效方法之一。石墨烯作为一种新型的碳材料，与其他石经1200次循环后的比电容为161.7F·g，电容保持率为墨碳材料相比，石墨烯具有比表面积大、较高的电导性能和化87.6%。学性质稳定等优点，因而成为电化学领域中最具开发前景的研(2)锂离子电池电池电极材料的导电性对锂离子电池的究方向之

3、一，在各种新型储能电源中发挥重要作用。本文综述功率性能和能量密度具有很大的影响。石墨烯材料因优异的电了石墨烯材料的制备，并总结了其在电化学领域的应用研究进子导电性，被广泛应用到锂电子电池的研究中。高云雷等以天展，最后展望了石墨烯未来的发展前景。然石墨为原料，通过氧化、快速热膨胀和超声分散等方法制备1石墨烯的制备方法出石墨烯。结果表明氮掺杂石墨烯负极材料具有优异的电化学制备单层石墨烯，尤其是批次制备出性能稳定的石墨烯，能和独特的储锂机制。以便系统地研究其化学和物理性质，是近来科学工作者研究的(3)燃料电池燃料

4、电池是当今世界极具潜力的一种高效热点。下面是常见的石墨烯制备方法及相应的研究。绿色清洁能源转换系统。然而，燃料电池中贵金属Pt基电极催(1)微机械剥离法2004年，Novoselov等首次得到了单化剂存在价格昂贵、稳定性差和存储稀缺等缺点，因此在很大层石墨烯通过微机剥离方法，制备出来的石墨烯是稳定性良程度上限制了其的商业化应用。近几年，以石墨烯为载体材料好，并且其宏观尺寸和晶体质量有很大提高。虽然该方法操作的氧还原电催化剂研究取得了重要进展，已经成为燃料电池阴简单，不用太多繁琐的实验步骤，但所制备的石墨烯薄

5、片生产极催化剂的研究热点。魏子栋等人采用直接化学还原法，所制效率较低，而且难以实现规模化制备单层石墨烯。备的Pt/Gr催化剂具有较好的分散性，平均粒径为3.1nm，氧(2)外延生长法高温下加热SiC单晶体，导致SiC表面还原起始电位比商业Pt/C催化电极正移了24mV。的Si原子因高温被蒸发而脱离其表面，因此留下的碳原子通过3展望自组重构，从而实现在表面上外延生长石墨烯。该方法的优点石墨烯以其优良的电学性能、大的比表面积和独特的结在于制备出的石墨烯不仅具有与集成电路很好地兼容性，而且构，在电化学领域表现出优

6、于其它碳材料的应用性能，使其成具有良好的均一性。为众多科研工作者研究的热点之一。然而，传统的制备方法难(3)化学气相沉积化学气相沉积(简称CVD)是指在高以获得大规模的高质量且结构完整的石墨烯层片，此缺点限真空度条件下，将碳氢化合物通入高温加热的具有催化活性制了石墨烯在相关应用领域的应用与发展。因此这就要求不断的金属基底如Cu、Pt、Ru等表面，通过加热使吸附气体催化脱改进现有制备工艺的水平，实现石墨烯的低成本、大规模、可控氢，冷却后使碳沉积在基底的晶面上，从而得到石墨烯片层。的制备。此外，随着人们对石墨烯

7、材料的深入研究以及制备方法CVD法制备石墨烯的优势在于质量较高，石墨烯容易分离，有的提高，近年来石墨烯材料在电化学领域的应用取得了很大的望满足在透明导电薄膜等方面的应用要求。进展，并受到了广泛的关注。通过科研工作者们的共同努力，充(4)氧化石墨还原法氧化石墨还原法是目前制备石墨烯分证明了石墨烯材料在新型化学储能电源中的应用前景是光明最热门的方法之一。该方法将石墨与强酸(如浓硫酸和发烟硝的。石墨烯材料是当今世界新材料发展中一个新的里程碑，对其酸等)等强氧化剂在一定条件下反应，将其进行氧化处理，之进行深入的研究

8、与开发将给许多领域的发展带来巨大机遇。后通过强力超声形成单层或多层的氧化石墨烯，利用化学还原法或其它方法将氧化石墨烯(Grapheneoxide，GO)还原为石参考文献：墨烯。[1]NovoselovKS,GeimAK,MorozovSV,et2石墨烯在电化学领域中的应用al.Electricfieldeffectinatomicallythincarbon(1)超级电容器超级电容器作为一种绿色环保、安全可fil