石墨烯 化学剥离与组装

《石墨烯：化学剥离与组装》为“低维材料与器件丛书”之一。石墨烯是简单的碳功能材料，又是sp2碳材料的基本结构单元。理解石墨烯“从碳中来，到碳中去”的结构特征，对石墨烯的基础研究和应用拓展都具有重要意义。《石墨烯：化学剥离与组装》围绕石墨烯的化学剥离与组装方法学展开讨论，并展望了石墨烯未来发展脉络。对化学剥离法制备石墨烯的化学机制、研究进展、宏量制备和应用前景以及存在的问题和挑战做了系统的阐述和分析；同时梳理了石墨烯的组装方法，对组装机制、基于石墨烯的新型碳基材料制备和应用进行了总结和评述。

总序
前言
第1章绪论1
1.1梦想照进现实——三种碳纳米材料的发现美学1
1.1.1富勒烯——意外之美1
1.1.2碳纳米管——失落之美1
1.1.3石墨烯——追寻之美2
1.2从石墨到石墨烯4
1.2.1追梦之旅——石墨烯的“发现”史4
1.2.2石墨剥离制备石墨烯5
1.3从石墨烯到碳材料6
1.3.1石墨烯——碳材料的基元结构6
1.3.2“石墨烯建筑”——基于石墨烯单元构建碳材料6
参考文献6
第2章石墨烯的制备8
2.1“自上而下”制备策略10
2.1.1机械剥离法10
2.1.2化学剥离法12
2.1.3其他方法15
2.2“自下而上”制备策略15
2.2.1分子前驱体合成法15
2.2.2化学气相沉积15
2.2.3外延生长17
2.3规模制备前景展望19
参考文献21
第3章石墨烯的化学剥离制备24
3.1石墨的插层和氧化24
3.1.1化学插层和氧化24
3.1.2电化学插层27
3.1.3碱金属及其他金属离子插层29
3.2化学剥离方法32
3.2.1液相化学剥离32
3.2.2热化学剥离33
3.2.3电化学剥离36
3.2.4其他剥离方法39
3.3小结39
参考文献40
第4章热化学解理及规模制备前景45
4.1从石墨到氧化石墨45
4.2氧化石墨的热解理47
4.3石墨烯的负压热解理制备50
4.4功能性和导电性的平衡——石墨烯导电剂应用51
4.4.1石墨烯电子导电网络52
4.4.2石墨烯对离子传输的影响59
4.5宏量制备和规模应用65
4.5.1石墨烯导电剂初步规模化应用65
4.5.2大容量储能型电池制备69
4.6小结73
参考文献73
第5章从氧化石墨烯到石墨烯的转变77
5.1氧化石墨和氧化石墨烯77
5.2氧化石墨烯的结构及化学性质78
5.3氧化石墨烯的还原方法80
5.3.1化学还原80
5.3.2水热及溶剂热还原83
5.3.3其他还原方法84
5.4表面缺陷及其修复86
5.5小结89
参考文献89
第6章氧化石墨烯的界面化学与组装93
6.1氧化石墨烯的双亲特性——二维软材料93
6.2氧化石墨烯界面富集与组装94
6.2.1气/液界面组装95
6.2.2液/液界面组装96
6.2.3固/液界面组装97
6.3氧化石墨烯薄膜的界面自组装制备99
6.3.1气/液界面成膜99
6.3.2外力诱导组装100
6.3.3薄膜性质调控和改性102
6.4氧化石墨烯凝胶的固/液界面自组装制备102
6.4.1固/液界面成胶102
6.4.2外力诱导组装102
6.4.3凝胶的结构与性能调控104
6.5小结105
参考文献105
第7章碳基材料构建新方法——功能化石墨烯的液相组装109
7.1液相组装方法109
7.1.1水热自组装110
7.1.2模板法111
7.1.3化学自组装115
7.1.4基于液晶性质的结构组装116
7.1.5其他组装方法118
7.2石墨烯的应用119
7.2.1微纳电子器件119
7.2.2吸附120
7.2.3催化120
7.2.4能量存储与转化122
7.2.5其他应用124
7.3石墨烯组装体的应用125
7.3.1柔性薄膜的应用125
7.3.2三维组装体的应用129
7.3.3致密三维组装体用于高体积能量密度储能器件的构建133
参考文献137
第8章展望147
8.1石墨烯发展历程中的几点思考147
8.1.1化学剥离制备石墨烯——导电性和功能性的平衡147
8.1.2氧化石墨烯——不是一种可有可无的材料147
8.1.3界面组装——碳功能材料制备的新策略148
8.2梦想照进现实——石墨烯的规模化制备和产业化推进148
参考文献151
关键词索引153