粉体石墨烯材料的制备方法

石墨烯是碳的同素异形体大家族的又一个传奇，也是当今横跨学术界和产业界的超级明星，几乎到了家喻户晓、妇孺皆知的程度。当然，石墨烯是当之无愧的。作为由单层碳原子构成的蜂窝状二维原子晶体材料，石墨烯拥有无与伦比的特性。理论上讲，它是导电性和导热性较好的材料，也是理想的轻质高强材料。正因如此，一经问世便吸引了全球范围的关注。石墨烯有可能创造一个全新的产业，石墨烯产业将成为未来全球高科技产业竞争的高地，这一点已经成为国内外学术界和产业界的共识。从2004年至今，已经有了近十六年的历史沉淀。无论是石墨烯的基础研究，还是石墨烯材料的产业化实践，人们都有了更多的一手材料，更有可能对石墨烯材料有一个全方位套丛书出的、科学的、理性的认识。总结历史，是为了更好地走向未来。对于新兴的石墨烯产业来说，战略前沿新材料——石墨烯出版工程的出版意义也是不言而喻的。事实上，国内外已经出版了数十部石墨烯相关书籍，其中不乏经典性著作。本丛书的定位有所不同，希望能够全面总结石墨烯相关的知识积累，反映石墨烯领域的国内外前沿研究进展，展示石墨烯新材料的产业化现状与发展前景，尤其希望能够充分体现国人对石墨烯领域的贡献。本丛书共包括22分册，执笔作者20余位，都是石墨烯领域的重量级学者、专家，因此可以从源头上保障丛书的专业性和科学性。丛书分五大部分，囊括了从石墨烯的基本性质和表征技术，到石墨烯材料的制备方法及其在不同领域的应用，以及石墨烯产品的计量检测标准等全方位的知识总结。同时，两份产业研究报告详细阐述了世界各国的石墨烯产业发展现状和未来发展趋势。除此之外，丛书还为广大石墨烯迷们提供了一份科普读物《有问必答：石墨烯的魅力》，针对广泛征集到的石墨烯相关问题答疑解惑，去伪求真。本丛书的内容涵盖石墨烯新材料的方方面面，每个分册也相对独立，具有很强的系统性、知识性、专业性和即时性，凝聚着各位作者的研究心得、智慧和心血，供不同需求的广大读者参考使用。希望丛书的出版对中国的石墨烯研究和中国石墨烯产业的健康发展有所助益。

本书详细介绍了粉体石墨烯的有关制备方法及性质，具体包括气相化学沉积法、机械剥离法、氧化还原法、化学剥离法和超临界剥离法等。此外，本书整理和归纳了国内外同行的研究成果，更加全面地反映粉体石墨烯的研究状况。本书可供粉体石墨烯相关学科的研究人员和工程技术人员使用，也可作为高等院校相关专业的参考用书。

第1章气相沉积法
1.1金属模板CVD
1.1.1金属镍颗粒模板
1.1.2泡沫金属镍模板
1.1.3纳米多孔镍模板
1.1.4多孔铜模板
1.1.5活泼碱金属模板
1.2氧化物模板CVD
1.2.1氧化镁模板
1.2.2层状双金属氧化物模板
1.2.3过渡金属氧化物模板
1.2.4氧化锂模板
1.2.5氧化铝模板
1.2.6氧化硅模板
1.3天然模板CVD
1.3.1贝壳模板
1.3.2墨鱼骨模板
1.3.3石英砂模板
1.3.4硅藻土模板
1.4其他模板CVD
1.4.1硅颗粒模板
1.4.2氯化钠模板
1.4.3分子筛模板
1.4.4聚合物模板
1.5无模板CVD
1.6生长机制
1.6.1基底形态
1.6.2生长温度和碳源类型
1.6.3生长动力学
1.7应用与展望
第2章机械剥离法
2.1微机械剥离法
2.1.1撕胶带法
2.1.2新型的微机械剥离法
2.1.3三辊研磨机剥离法
2.2超声辅助液相剥离法
2.2.1溶剂因素的影响
2.2.2超声时间因素的影响
2.2.3离心因素的影响
2.2.4常用的表面活性剂
2.2.5超声液相剥离具体实例
2.3流体动力学法
2.3.1涡流流体法
2.3.2压力驱动流体力法
2.3.3混合器驱动的流体动力
2.4球磨
2.4.1湿法球磨
2.4.2干法球磨
第3章氧化还原法
3.1氧化石墨的制备方法
3.1.1Brodie法
3.1.2Staudenmaier法
3.1.3Hummers法
3.1.4改进的Hummers法
3.1.5高超法
3.2氧化石墨的结构
3.3氧化石墨烯的制备
3.4制备氧化石墨烯的影响因素
3.5氧化石墨烯的还原方法
3.5.1高温热处理
3.5.2微波法
3.5.3光辐射还原
3.5.4化学试剂还原
3.5.5光触媒还原
3.5.6电化学还原
3.5.7溶剂热还原
3.5.8多步骤还原
3.6氧化石墨烯还原程度的确定标准
3.6.1宏观形貌
3.6.2电导率
3.6.3碳氧原子比
3.7氧化石墨烯的还原机制
3.7.1去除官能团
3.7.2热还原
3.7.3化学除氧
3.7.4恢复长程共轭结构
3.7.5缺陷恢复
3.7.6高精度还原
3.8总结和展望
第4章化学剥离法
4.1液相剥离法
4.1.1表征方法
4.1.2外力作用:超声处理/剪切混合
4.1.3纯化:离心
4.1.4溶剂体系
4.2电化学剥离法
4.2.1非水溶液电解质
4.2.2水溶液电解质
4.3热剥离技术
4.3.1石墨氧化物的热剥离
4.3.2石墨插层化合物的热剥离
4.4其他化学剥离技术
第5章超临界剥离法
5.1超临界流体概述
5.1.1超临界流体快速膨胀
5.1.2超临界反溶剂技术
5.1.3超临界流体化学沉积
5.1.4超临界CO2发泡
5.1.5超临界干燥
5.1.6小结
5.2超临界流体中插层剥离石墨制备石墨烯
5.2.1石墨原料的预处理
5.2.2超临界流体插层过程
5.2.3超临界流体剥离过程
5.2.4重复插层剥离过程
5.2.5产品表征
5.2.6具体实施方案及其效果
5.2.7优势和挑战
5.3超临界流体中还原氧化石墨烯
5.4总结
参考文献
索引