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张利华 等 ：制备方法对石墨烯电化学性能的影响 制备方法对石墨烯 电化学性能的影响 张利华 ，关 毅 (天津大学 化工学院，天津 300072) 摘 要： 石 墨烯处于当今电化学纳米材料研 究的前 电化学的理想材料的条件 ，可 以期待今后采用适宜的 沿，因制备方法多种多样，得到的石墨烯材料性能也存 制备方法和工艺条件，获得石墨烯基 的电导、热导和强 在相 当大差异。综述 了通过 目前流行的制备 方法获得 度极佳且超薄和超微 型电极材料。应用在超 级电容 的石墨烯的电化学性能研 究成果 ，分析 了制备方法间、 器 [1o,l1]、化学 (生物)传感器 、电催化 和电化 制备条件间的不同对石墨烯 电化学性能的影响。 学发光 [1 等方面。 关键词 ： 石墨烯 ；比电容 ；比表面 ；电化学 根据提供 电化学测试数据 的文献报道 ，石墨烯的 中图分类号 ： O613．71 文献标识码 ：A 电化学性能与石墨烯的合成方法关系密切。以制备超 文章编号 ：1001-9731(2012)16-2121-05 级 电容器作为 目标为例，Ruoff_|】阳采用氧化还原法，以 水合肼还原氧化石墨烯，制成石墨烯在水溶液 电解液 1 引 言 的比电容为 135F／g。Chen等口采用 同样方法 ，但 以 石墨烯是构筑零维富勒烯、一维碳纳米管、三维体 氢溴酸作为还原剂 ，在 1mol／LH。SO 电解液中的比 相石墨等杂化碳的基本单元 (图 1)[1]。 自通过微机械 电容达 348F／g。Hantel等 。。以部分还原氧化石墨作 剥离首次制成单层石墨烯 以来 ，其相关理论 ，制备方 为超级电容器的电极材料 ，其在有机 电解液中的比电 法和应用研究取得了长足的进展 。 容达 220F／g。显然不同的制备工艺或原材料对石墨 的电化学性能均有影响。 目前 ，制备石墨烯的方法有机械剥离法[2 、液相 剥离法_2。。 、基质外延生长法_2 、化学气相沉积 法[26,27]、小 分子 插层 石 墨法 [2I29l、氧化 石 墨 还 原 法[3舱]、电弧法l3及超薄切片丙烯腈基碳 纤维法口 等。其 中氧化还原法产量高，成本低 ，是制备电化学应 用石墨烯材料的主流方法。本文根据已有文献报道所 提供的石墨烯电化学数据 ，初步分析了主要制备工艺 对石墨烯电化学性能的可能影响。 图1 石墨烯是构筑其它维数碳材料的基本模块 2 制备方法对石墨烯材料 的电化学性能的影响 Fig1Grapheneisabasic2D buildblock forcarbon materialsofa11dimension[] 2．1 化学还原氧化石墨法 石墨烯是由单层六角元胞碳原子组成 的蜂窝状二 化学还原氧化石墨法口。5=是将氧化石墨剥离成单 维晶体I】]，该晶格 中相邻碳原子间通过 sp杂化形成