为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划fe3o4磁性纳米粒子-氧化石墨烯复合材料的可控制备及结构与性能摘要：石墨烯是一种新型二维平面结构的纳米碳材料，相比于其他碳质材料，其特殊的原子层结构使其表现出非常优异的电学、热学和力学等性能。本文重点概述了石墨烯及其复合材料的制备方法和性能以及在光电、催化、储能和生物医药等领域的应用前景。关键词：石墨烯制备方法复合材料应用前景石墨烯是由sp2杂化碳原子构成的正六边形单层二维碳质新材料，是构建其它维数碳材料的基本单元。这种稳定的单原子层薄膜由geim课题组1XX年率先发现后就立刻震撼了科学界，随后在材料学和物理学领域掀起了研究热潮。石墨烯是迄今为止发现的最薄的二维材料，其厚度仅，相当于头发的20万分之一。完美的石墨烯只包括六角元胞；如果有五角元胞和七角元胞存在，控制它们的数量就可以得到不同形状的碳材料，如零维富勒烯、一维纳米碳管、三维石墨等。由于石墨烯常温下具有优异的电学、热学和力学性能以及不规则量子霍尔效应、量子干涉效应等，有望在液晶材料、储能材料、机械谐振器、高性能纳电子器件等方面获得应用。1、石墨烯的制备石墨烯的制备方法通常有微机械剥离法、氧化还原法、化学气相沉积、sic晶体外延生长法等。微机械剥离法是获得石墨烯最普通的方法。利用机械力，如透明胶带黏力，将石墨烯片从具有高度取向热解石墨晶体表面剥离开来。XX年，用机械剥离法首次制备出单层石墨烯1。该法操作简单、质量较高，但存在产率低、成本高、尺寸不易控制等缺点，无法满足工业大规模生产的需求。氧化还原法比较常见的是hummers法2，是利用强氧化剂作用于天然鳞状石墨制得氧化石墨烯；再利用还原剂或其它还原方法制得石墨烯。通常使用的还原剂有水合肼、对苯二酚和硼氢化钠等。该法制得的石墨烯表面含有一亲水基团，为有机改性复合材料和金属氧化物包覆纳米材料提供了便利。化学气相沉积法3是将平面基底置于高温可分解的前驱体气氛中，通过高温退火使碳原子沉积在基底表面形成石墨烯，最后用化学腐蚀法除去金属基底后可得到独立的石墨烯片。sic晶体外延生长法4主要是将6h-sic单晶表面氧化或h2刻蚀预处理，在超高真空下加热至1000去除表面氧化物，1250-1450恒温10-20min，所制得的石墨烯片层厚度主要由这一步骤的温度所决定。此外，还有电化学方法和电弧法等。2、石墨烯复合材料将石墨烯与其它材料复合可赋予复合材料优异的机械性能和导电性能；以石墨烯为载体负载纳米粒子，可以提高这些粒子在催化、传感器、超级电容器等领域中的应用。石墨烯/聚合物复合材料stankovich等6利用溶液共混法，将石墨烯与ps聚合物复合制得石墨烯/ps复合材料。该材料具有较低的导电渗阈值，其值仅为%；kim等7发现功能化石墨烯/聚复合物的导电渗流阈值为%；brinson等8研究表明，聚甲基丙烯酸甲酯中加入石墨烯可大幅度提高其强度、模量、玻璃化转变温度和热分解温度，且作用效果远好于单壁碳纳米管和膨胀石墨。石墨烯/纳米粒子复合材料金属纳米粒子、氧化物纳米粒子等均可与石墨烯形成纳米复合物，它们在催化、生物传感器、光谱学等领域具有独特性能。例如，石墨烯-pt纳米复合物在甲醇燃料电池中具有较好的催化性能和抗中毒性9；tio2/石墨烯复合光催化材料的分解水产氢速率远大于同条件下商业p25的产氢速率10；表面羧基修饰的fe3o4纳米粒子与聚乙烯亚胺修饰的氧化石墨烯进行交联，得到的复合材料在磁靶向载药、生物分离、磁共振成像以及污水处理等领域获得广泛的应用11。研究表明12，石墨烯作为良好的电子受体和传递介质，可明显加快cds光生电子的迁移速率，增强复合材料的光电性能和光催化分解水产氢的活性。3、石墨烯及其复合物的应用光电领域石墨烯拥有较高的比表面积和电导率，石墨烯基纳米材料有望成为超级电容的理想材料；具有大电子体系的石墨烯可应用于制作性能优良的非线性光学材料，在图像处理、光开关、光学存储等诸多领域有广阔的应用前景。石墨烯在太阳能电池应用方面也展现出独特的优势，将石墨烯氧化物旋涂到石英表面，进行热还原处理后，发现在400-1800nm范围内透光率可达80%。可以预见，在未来的材料领域，石墨烯以及复合材料必将取代现有的硅导电材料，发挥巨大的优势。催化和储能材料碳材料如石墨、活性碳、碳纳米管一直被广泛用作催化剂的载体。大量研究结果表明碳载体的结构对担载催化剂的性能有很大影响。石墨烯具有规整的二维表面结构，故其可作为理想的模板担载催化剂。将pd纳米颗粒固定到氧化石墨烯上13，所得复合物应用于suzuki-miyaura反应中，比传统的pd-c催化剂有更高的催化活性。生物医药领域石墨烯的比表面积大，且有着良好的生物相容性，是理想的药物载体。例如，聚乙二醇功能化的石墨烯15具有很好的水溶性和分散性，利用-相互作用首次成功将抗肿瘤药物喜树碱衍生物负载到功能化的石墨烯上，开启了石墨烯在生物医药方面的应用研究。以可溶性石墨烯作为药物载体，利用氢键作用实现了抗肿瘤药物阿霉素在石墨烯上的高效负载，其负载量远高于其它药物载体16；纳米石墨烯还具有优良的抗菌抗菌性能，氧化石墨烯对大肠杆菌抑制率超过90%，且由于其良好的生物相容性，对哺乳动物细胞的毒性很小。其他领域石墨烯优异的热传输性能可应用于微型电子设备，如导热膏、热驱动、形状记忆聚合物等；石墨烯在聚合物基体中可限制聚合物链的流动性，在燃烧过程中，阻燃性的各向异性石墨烯形成碳层网络，阻碍降解产物的逸出，因此石墨烯/聚合物复合材料可用作阻燃剂；石墨烯具有优异的物理机械性能，比现有的炭质填料，石墨烯用于增强聚合物材料更具有优势。4、结语自从石墨烯于XX年首次被发现，与之相关的研究工作已取得重要的进展。石墨烯的特殊结构决定了它优异的电学性能、物理机械性能和热学性能等，且制备石墨烯的原料来源丰富，价格低廉，在光电领域、多相催化领域和生物医药领域等都得到了广泛的关注。近些年来，石墨烯复合材料的研究十分活跃，但仍面临着许多问题和挑战，如研究范围较窄，与其它高聚物的相容性、分散性和复合物性能等。在实现石墨烯的规模化制备和开发宽领域石墨烯复合材料等一列关键问题得到解决后，石墨烯的应用范围将变的更加广阔。石墨烯在复合材料中的应用龚欣摘要：介绍了石墨烯与有机高聚物、无机纳米粒子以及其它碳基材料的复合物，同时展望了这些材料在相关领域中的应用前景关键词：石墨烯纳米复合材料XX年至今,关于石墨烯的研究成果已在SCI检索期刊上发表了超过XX篇论文,石墨烯开始超越碳纳米管成为了备受瞩目的国际前沿和热点基于石墨烯的纳米复合材料在能量储存、液晶器件、电子器件、生物材料、传感材料和催化剂载体等领域展现出许多优良性能，具有广阔的应用前景目前研究的石墨烯复合材料主要有石墨烯/聚合物复合材料和石墨烯/无机物复合材料两类，其制备方法主要有共混法、溶胶-凝胶法、插层法和原位聚合法.本文将对石墨烯的纳米复合材料及其性能等方面进行简要的综述一、基于石墨烯的复合物利用石墨烯优良的特性与其它材料复合可赋予材料优异的性质如利用石墨烯较强的机械性能，将其添加到高分子中，可以提高高分子材料的机械性能和导电性能；以石墨烯为载体负载纳米粒子，可以提高这些粒子在催化、传感器、超级电容器等领域中的应用石墨烯与高聚物的复合物功能化后的石墨烯具有很好的溶液稳定性，适用于制备高性能聚合物复合材料根据实验研究，如用异氰酸酯改性后的氧化石墨烯分散到聚苯乙烯中，还原处理后就可以得到石墨烯-聚苯乙烯高分子复合物该复合物具有很好的导电性，添加体积分数为1%的石墨烯时，常温下该复合物的导电率可达/M，可在导电材料方面得到的应用添加石墨烯还可显著影响高聚物的其它性能，如玻璃化转变温度(Tg)、力学和电学性能等例如在聚丙稀腈中添加质量分数约1%的功能化石墨烯，可使其Tg提高40在聚甲基丙烯酸甲酯中仅添加质量分数%的石墨烯就可以将其Tg提高近30添加石墨烯的PMMA比添加膨胀石墨和碳纳米管的PMMA具有更高的强度、模量以及导电率在聚乙烯醇和PMMA中添加质量分数%的功能化石墨烯后，其弹性模量和硬度有明显的增加在聚苯胺中添加适量的氧化石墨烯所获得的聚苯胺-氧化石墨烯复合物的电容量比聚苯胺本身的电容量大1倍多，且具有较大的拉伸强度这些性能为石墨烯-聚苯胺复合物在超级电容器方面的应用创造了条件石墨烯在高聚物中还可形成一定的有序结构通过还原分散在Nafition膜中的氧化石墨烯，可获得有序排列的石墨烯阵列结构采用液氮冷冻法和模板法，也能在高聚物中形成三维有序的石墨烯结构这些有序的结构使石墨烯复合材料在电子材料和催化剂载体等领域有着潜在的应用石墨烯纳米粒子复合物可与石墨烯形成复合物的纳米粒子有很多，如负载金属纳米粒子、氧化物纳米粒子、以及量子点CdS等等这些石墨烯纳米粒子复合物具有在催化、生物传感器、光谱学等领域应用的独特性能在正己醇中利用硝酸钴原位分解可形成氧化石墨烯Co3O4复合材料，在水异丙醇体系中通过水解醋酸铜可制得多种形貌的氧化石墨烯CuO复合材料这些复合物具有很好的催化性能，在催化火箭推进剂高氯酸铵时，不仅可以降低其分解温度，而且还可以提高其放热量采用水-乙二醇体系制备的石墨烯Pt纳米粒子复合物具有较好甲醇燃料电池的催化性能，同时具有较好的抗中毒性，这对石墨烯Pt复合物在燃料电池中的应用具有很好的指导意义此外，石墨烯-纳米Pt复合物在葡萄糖传感器方面也有很好的应用用乙酸钯与水相中氧化石墨烯进行离子交换，再用H2气还原，可以获得石墨烯Pd纳米粒子复合物与其它碳质材料-纳米Pd粒子复合物相比，石墨烯Pd纳米粒子复合物在SuzuKiMiyaura耦合化学合成中具有更高的催活性，其单位时间分子转化频率值达到了39000h-1以氧化石墨烯为载体利用银镜反应可制备出柔韧性、稳定性和分散性都很好的纳米银膜，使得纳米氧化石墨烯-纳米粒子复合物的悬浮液、膜、和和负载银粒子后氧化石墨烯的拉曼峰增强贵金属膜在液相中的应用成为可能另外，将银片依次浸入甲基硅烷化的氧化石墨烯溶液及贵金属溶胶中，可制得三明治状的银片/氧化石墨烯/贵金属复合物以乙二醇为还原剂可将氧化石墨烯及贵金属盐同时还原，一步制得石墨烯负载的贵金属复合物这些复合物具有很好的光学性能，可使石墨烯的拉曼信号得到明显增强采用表面沉积金种的方法，也可在石墨烯表面制得星型的金纳米粒子-石墨烯复合物石墨烯纳米粒子复合物在锂离子电池、超级电容器及燃料电池等电源材料领域中的应用正在深入以石墨烯膜作为电极材料在锂电池中有很大的放电容量，但其充放电的循环性较差，第二次的放电容量仅为首次放电容量的15以醋酸铜和氧化石墨烯为前驱体原位反应可得到石墨烯Cu2O复合物将之作为锂电池阳极材料时，其首次放电容量可达1100mAh/g，但循环稳定性还有待提高在乙二醇中机械混合石墨烯和SnO2纳米粒子，可制得电池容量很大的复合物，其第二次放电容量也能达到860mAh/g由TiCl3的水解和高温热处理制得的石墨烯TiO2复合物也具有较好的锂电池充放电性能超级电容器是介于电池与传统电容器之间的新型储能器件，具有充放电速度快、效率高、对环境无污染、循环寿命长、使用温度范围宽和安全性高等特点，近年来已被广泛应用于移动通讯、信息技术、航空航天和国防科技等领域基于石墨烯的纳米粒子复合物是超级电容器的理想电极材料石墨烯较大的比表面积有利于纳米粒子的