石墨烯及碳材料的化学合成与应用/国际制造业先进技术译丛

本书主要立足于化学研究方法，重点介绍了石墨烯及其他碳材料的前沿化学制备方法与应用，涵盖了从多环芳烃到石墨烯纳米带，再到石墨烯片等不同尺寸的石墨烯材料，以及量子点、纳米结构颗粒和纤维、管状和块状结构等在内的不同形式的碳材料。本书为读者展现了*优的合成方法，其中包括热解法、化学气相沉积、模板法、表面介导合成法、自组装法、表面接枝法和改性法等。本书提供了石墨烯研究的独特思路，可开阔读者的视野。在化学范畴下重新审视了石墨烯的制备方法及优异特性，而且书中含有大量先进、前沿的分析表征手段及结果分析，可用于指导石墨烯的具体研究工作。

译者序 作者名单 第1章（电）化学性能优异的富氮多孔纳米结构碳材料的嵌段共聚物 模板法制备1 1.1引言1 1.2石墨烯边缘的电子特性2 1.3石墨烯边缘功能化3 1.3.1后热解氮掺杂3 1.3.2含氮前体的热解3 1.3.3聚丙烯腈4 1.4嵌段共聚物模板法制备含氮石墨边缘的高比表面积氮掺杂碳材料4 1.5富氮共聚物模板法制备的介孔碳电化学性能提升的实例7 1.5.1超级电容器7 1.5.2无金属氧还原反应10 1.6CTNCs作为CO2吸收剂10 1.7结论12 致谢12 参考文献12 第2章离子液体前体制备功能碳材料19 2.1引言19 2.2作为碳前体的离子液体19 2.3氮掺杂碳材料22 2.4由离子液体制备碳材料——碳化过程中的结构变化23 2.5由离子液体前体制备氮掺杂碳材料24 2.6工艺、成型及功能化27 2.7低共熔溶剂——制备碳材料的超分子离子液体29 2.8离子液体衍生碳材料的应用31 2.9结论33 参考文献33 第3章使用两步烷基化反应对氧化石墨烯进行功能化39 3.1引言39 3.2结果与讨论39 3.3结论45 致谢45 补充信息45 参考文献46 第4章石墨烯材料与器件的合理设计49 4.1引言49 4.2石墨烯的合成50 4.3结构-性能关系51 4.4石墨烯的分离53 4.5基于石墨烯的催化剂54 4.6石墨烯的功能化与模板化57 4.7结论59 致谢59 参考文献60 第5章超分子合成石墨烯类介晶材料64 5.1引言64 5.2液晶前体与液晶相65 5.2.1热致盘状液晶66 5.2.2溶致扁平分子堆叠液晶68 5.3实现组装的方法69 5.4石墨烯介晶材料及其应用71 5.5热致与溶致液晶组装方法的对比74 5.6展望75 致谢76 参考文献76 第6章单壁碳纳米管六铬配合物的合成与表征80 6.1引言80 6.2实验部分82 6.2.1(η6-SWNT)Cr(CO)3配合物（3a）的合成82 6.2.2［η6-SWNT-CONH(CH2)17CH3］Cr(CO)3配合物（4a）的合成83 6.2.3(η6-SWNT)Cr(η6-C6H6)配合物（5a）的合成83 6.2.4［η6-SWNT-CONH(CH2)17CH3］Cr(η6-C6H6)配合物（6a）的合成83 6.2.5去配合反应83 6.2.6电子束金属蒸镀制备的SWNT薄膜的高真空电导率研究84 6.3结果与讨论84 6.3.1SWNT-Cr配合物的合成与键合84 6.3.2热重分析（TGA）与铬的化学计量比87 6.3.3透射电子显微镜（TEM）90 6.3.4中红外光谱（IR）93 6.3.5X射线光电子能谱（XPS）94 6.4拉曼光谱95 6.4.1紫外-可见-近红外-远红外光谱（UV-Vis-NIR-FIR）97 6.4.2电子束金属蒸镀制备SWNT薄膜的高真空电导率研究100 6.5结论101 致谢102 参考文献102 第7章具有奇妙纳米结构和形貌的碳材料的化学合成107 7.1引言107 7.2零维碳材料：碳量子点与碳球108 7.2.1实心碳球108 7.2.2空心碳球114 7.2.3核壳结构的碳基复合材料118 7.3一维（1D）碳材料120 7.4二维（2D）碳材料：薄膜与功能膜122 7.5三维（3D）碳材料：宏观体126 7.5.1溶胶-凝胶法126 7.5.2纳米浇注法131 7.5.3碳材料宏观体的自组装制备方法134 7.5.4双模板制备多级构碳宏观体：纳米浇注与自组装的结合136 7.6结论与展望137 致谢138 参考文献138 第8章石墨烯及相关材料的新型辐射诱导性能148 8.1引言148 8.2氧化石墨烯的辐照诱导还原148 8.3纳米图案化152 8.4石墨烯基材料的蓝光发射155 8.5激光诱导化学转变中的光热效应157 8.6石墨烯作为红外光电探测器160 8.7还原氧化石墨烯作为紫外探测器163 8.8激光诱导解链碳纳米管制备石墨烯纳米带165 8.9在二甲基甲酰胺中利用激光诱导剥离法制备石墨烯和其他无机石墨烯类似物165 8.10结论169 参考文献169 第9章异质富勒烯：掺杂的巴基球175 9.1引言175 9.2异质富勒烯（CnXm）和氮杂富勒烯（CnNm）及其性质175 9.2.1氮杂富勒烯176 9.2.2硼杂富勒烯176 9.2.3其他异质富勒烯177 9.3氮杂富勒烯的合成和功能化：概述180 9.3.1(C59N）2的合成180 9.3.2C59N的自由基功能化181 9.3.3C59N+的亲核功能化182 9.4最新进展：五加成物C59N(R)5、C58N2的合成进展，氮杂富勒烯纳米豆荚，内嵌氮杂金属富勒烯和氮杂富勒烯在有机太阳电池中的应用184 9.4.1五加成物C59N(R)5184 9.4.2C58N2的合成进展187 9.4.3氮杂富勒烯纳米豆荚和内嵌金属（氮杂）富勒烯189 9.4.4氮杂富勒烯在有机太阳电池与燃料电池中的应用192 9.5结论194 致谢194 参考文献195 第10章锂离子电池中的石墨烯无机纳米复合电极材料201 10.1引言201 10.2用于LIB的石墨烯/0D无机复合材料203 10.2.1石墨烯/0D金属氧化物负极材料204 10.2.2石墨烯/0D锂合金化材料组成的负极材料208 10.2.3石墨烯/0D复合纳米材料组成的正极材料211 10.3用于LIB的石墨烯/1D无机复合材料212 10.4用于LIB的石墨烯/2D无机复合材料216 10.5结论与未来展望219 参考文献220