本書介紹了粉體石墨烯的有關(guān)制備方法及性質(zhì)，具體包括氣相化學(xué)沉積法、機(jī)械剝離法、氧化還原法、化學(xué)剝離法和超臨界剝離法等。此外，本書整理和歸納了國內(nèi)外同行的研究成果，反映粉體石墨烯的研究狀況。
石墨烯是碳的同素異形體大家族的又一個(gè)傳奇，也是當(dāng)今橫跨學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的超級明星，幾乎到了家喻戶曉、婦孺皆知的程度。當(dāng)然，石墨烯是當(dāng)之無愧的。作為由單層碳原子構(gòu)成的蜂窩狀二維原子晶體材料，石墨烯擁有無與倫比的特性。理論上講，它是導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性較好的材料，也是理想的輕質(zhì)高強(qiáng)材料。正因如此，一經(jīng)問世便吸引了全球范圍的關(guān)注。石墨烯有可能創(chuàng)造一個(gè)全新的產(chǎn)業(yè)，石墨烯產(chǎn)業(yè)將成為未來全球高科技產(chǎn)業(yè)競爭的高地，這一點(diǎn)已經(jīng)成為國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的共識。從2004年至今，已經(jīng)有了近十六年的歷史沉淀。無論是石墨烯的基礎(chǔ)研究，還是石墨烯材料的產(chǎn)業(yè)化實(shí)踐，人們都有了更多的一手材料，更有可能對石墨烯材料有一個(gè)全方位套叢書出的、科學(xué)的、理性的認(rèn)識�？偨Y(jié)歷史，是為了更好地走向未來。對于新興的石墨烯產(chǎn)業(yè)來說，戰(zhàn)略前沿新材料——石墨烯出版工程的出版意義也是不言而喻的。事實(shí)上，國內(nèi)外已經(jīng)出版了數(shù)十部石墨烯相關(guān)書籍，其中不乏經(jīng)典性著作。本叢書的定位有所不同，希望能夠全面總結(jié)石墨烯相關(guān)的知識積累，反映石墨烯領(lǐng)域的國內(nèi)外前沿研究進(jìn)展，展示石墨烯新材料的產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀與發(fā)展前景，尤其希望能夠充分體現(xiàn)國人對石墨烯領(lǐng)域的貢獻(xiàn)。本叢書共包括22分冊，執(zhí)筆作者20余位，都是石墨烯領(lǐng)域的重量級學(xué)者、專家，因此可以從源頭上保障叢書的專業(yè)性和科學(xué)性。叢書分五大部分，囊括了從石墨烯的基本性質(zhì)和表征技術(shù)，到石墨烯材料的制備方法及其在不同領(lǐng)域的應(yīng)用，以及石墨烯產(chǎn)品的計(jì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)等全方位的知識總結(jié)。同時(shí)，兩份產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告詳細(xì)闡述了世界各國的石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢。除此之外，叢書還為廣大石墨烯迷們提供了一份科普讀物《有問必答：石墨烯的魅力》，針對廣泛征集到的石墨烯相關(guān)問題答疑解惑，去偽求真。本叢書的內(nèi)容涵蓋石墨烯新材料的方方面面，每個(gè)分冊也相對獨(dú)立，具有很強(qiáng)的系統(tǒng)性、知識性、專業(yè)性和即時(shí)性，凝聚著各位作者的研究心得、智慧和心血，供不同需求的廣大讀者參考使用。希望叢書的出版對中國的石墨烯研究和中國石墨烯產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展有所助益。
李永峰，中國石油大學(xué)（北京）教授，博士生導(dǎo)師。研究方向?yàn)椴牧匣�，主要從事石墨烯等二維材料的制備與應(yīng)用研究。主持10多項(xiàng)國家和省部級項(xiàng)目，多項(xiàng)科研成果實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化及工業(yè)化生產(chǎn)。獲中國發(fā)明專利授權(quán)20項(xiàng)，其中5項(xiàng)專利實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化，在Nature Commun. J. Am. Chem. Soc. Chem. Eng. J等期刊上發(fā)表SCI論文180余篇。社會兼職包括北京市昌平區(qū)政協(xié)委員，中國顆粒學(xué)會第六、七屆理事會理事，中國復(fù)合材料學(xué)會礦物復(fù)合材料專業(yè)委員會副主任，第七屆石墨及石墨材料產(chǎn)業(yè)專業(yè)委員會理事等。
第 1 章 氣相沉積法
1 .1 金屬模板 CVD
1 .1 .1 金屬鎳顆粒模板
1 .1 .2 泡沫金屬鎳模板
1 .1 .3 納米多孔鎳模板
1 .1 .4 多孔銅模板
1 .1 .5 活潑堿金屬模板
1 .2 氧化物模板 CVD
1 .2.1 氧化鎂模板
1 .2.2 層狀雙金屬氧化物模板
1 .2.3 過渡金屬氧化物模板
1 .2.4 氧化鋰模板
1 .2.5 氧化鋁模板
1 .2.6 氧化硅模板
1 .3 天然模板 CVD
1 .3.1 貝殼模板
1 .3.2 墨魚骨模板
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 硅顆粒模板
1 .4.2 氯化鈉模板
1 .4.3 分子篩模板
1 .4.4 聚合物模板
1 .5 無模板 CVD
1 .6 生長機(jī)制
1 .6.1 基底形態(tài)
1 .6.2 生長溫度和碳源類型
1 .6.3 生長動力學(xué)
1 .7 應(yīng)用與展望
第 2 章 機(jī)械剝離法
2.1 微機(jī)械剝離法
2.1 .1 撕膠帶法
2.1 .2 新型的微機(jī)械剝離法
2.1 .3 三輥研磨機(jī)剝離法
2.2 超聲輔助液相剝離法
2.2.1 溶劑因素的影響
2.2.2 超聲時(shí)間因素的影響
2.2.3 離心因素的影響
2.2.4 常用的表面活性劑
2.2.5 超聲液相剝離具體實(shí)例
2.3 流體動力學(xué)法
2.3.1 渦流流體法
2.3.2 壓力驅(qū)動流體力法
2.3.3 混合器驅(qū)動的流體動力
2.4 球磨
2.4.1 濕法球磨
2.4.2 干法球磨
第 3 章 氧化還原法
3.1 氧化石墨的制備方法
3.1 .1 Brodie 法
3.1 .2 Staudenmaier 法
3.1 .3 Hummers 法
3.1 .4 改進(jìn)的 Hummers 法
3.1 .5 高超法
3.2 氧化石墨的結(jié)構(gòu)
3.3 氧化石墨烯的制備
3.4 制備氧化石墨烯的影響因素
3.5 氧化石墨烯的還原方法
3.5 .1 高溫?zé)崽幚?/span>
3.5 .2 微波法
3.5 .3 光輻射還原
3.5 .4 化學(xué)試劑還原
3.5 .5 光觸媒還原
3.5 .6 電化學(xué)還原
3.5 .7 溶劑熱還原
3.5 .8 多步驟還原
3.6 氧化石墨烯還原程度的確定標(biāo)準(zhǔn)
3.6.1 宏觀形貌
3.6.2 電導(dǎo)率
3.6.3 碳氧原子比
3.7 氧化石墨烯的還原機(jī)制
3.7.1 去除官能團(tuán)
3.7.2 熱還原
3.7.3 化學(xué)除氧
3.7.4 恢復(fù)長程共軛結(jié)構(gòu)
3.7.5 缺陷恢復(fù)
3.7.6 高精度還原
3.8 總結(jié)和展望
第 4 章 化學(xué)剝離法
4.1 液相剝離法
4.1 .1 表征方法
4.1 .2 外力作用: 超聲處理/剪切混合
4.1 .3 純化: 離心
4.1 .4 溶劑體系
4.2 電化學(xué)剝離法
4.2.1 非水溶液電解質(zhì)
4.2.2 水溶液電解質(zhì)
4.3 熱剝離技術(shù)
4.3.1 石墨氧化物的熱剝離
4.3.2 石墨插層化合物的熱剝離
4.4 其他化學(xué)剝離技術(shù)
第 5 章 超臨界剝離法
5 .1 超臨界流體概述
5 .1 .1 超臨界流體快速膨脹
5 .1 .2 超臨界反溶劑技術(shù)
5 .1 .3 超臨界流體化學(xué)沉積
5 .1 .4 超臨界 CO2 發(fā)泡
5 .1 .5 超臨界干燥
5 .1 .6 小結(jié)
5 .2 超臨界流體中插層剝離石墨制備石墨烯
5 .2.1 石墨原料的預(yù)處理
5 .2.2 超臨界流體插層過程
5 .2.3 超臨界流體剝離過程
5 .2.4 重復(fù)插層 剝離過程
5 .2.5 產(chǎn)品表征
5 .2.6 具體實(shí)施方案及其效果
5 .2.7 優(yōu)勢和挑戰(zhàn)
5 .3 超臨界流體中還原氧化石墨烯
5 .4 總結(jié)
參考文獻(xiàn)
索引
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