如今,还原氧化石墨烯使用了很多种类的还原剂(水合肼及其衍生物)。但是,这些还原剂的使用性被其毒性很大且容易挥发的缺点所限制。此外,该文章还介绍了一种简便方法:在室温下,氧化石墨烯经硼氢化钠催化后水解得到石墨烯,再用显微镜分析石墨烯的结构,之后通过一些特定的光谱衍射对其还原过程进行探究。该方案的优点在于既环保又安全。同时,在常温下,用该方法制得的石墨烯缺点少而且催化剂的反复使用率高。源1自37518.论~文'网·www.751com.cn
1.3 石墨烯与氧化石墨烯的性质
1.3.1 石墨烯的结构及性能
理想化的石墨烯由碳原子sp2杂化后相组合形成的,其厚度约为0.335nm,是世界上最薄和最坚固的材料。石墨烯的理论比表面积是2631m2·g-1,且在室温下的电子转移率高达20001cm-2.V-1·S-1[9]。石墨烯拥有特殊的电场效应是因为其拥有特殊的电子结构而产生的。
石墨烯拥有金属性,两个碳原子在其晶体中的能带在布里渊区锥顶点K和K’(Dirack点)[8]之间,带隙为零,因此被称作是一类零带隙的半导体。其相对论粒子特征因Dirack点附近的载流子而产生,即Dirack费米子,费米速率约为1/300光速[9]。石墨烯的零带隙特性使其产生双极性电场效应,因此其电荷能够在空穴和电子之间持续谐调。
石墨烯拥有极强的力学强度是由于石墨烯单层构造中的碳原子间是以π-π键结合,其理想强度的理论测试值为1l0~121GPa[10]。石墨烯的本征强度和模量在实验中测得的数值各为125GPa和1l0GPa,是钢铁强度的100倍[11]。另外,石墨烯的光透过率与入射光的波长毫无关系[12],其数值约为97.7%。
1.3.2 氧化石墨烯的结构及性能
氧化石墨机械分离可制得氧化石墨烯。它拥有和石墨烯类似的二维构造,但是氧化石墨烯带有各类官能团是它们最重要的差别。这类官能团使得氧化石墨烯拥有很多石墨烯所没有的特性和庞大的构造。各类官能团在氧化石墨烯碳原子构造层上的地点各异。氧化石墨具有三维的层状构造,这一点是氧化石墨与氧化石墨烯在构造上的重要区别。Hofmann模型[13]、Ruess模型、 Scholz.Boehm模型[14]等是国内外科学家对氧化石墨结构的探究获取的较多结果中的一部分。现在,科学家较认可的模型是由Lerf等提到的氧化石墨构造模型,如图1.1所示。 在水和某些溶剂中,氧化石墨烯有着良好的扩散性。氧化石墨烯碳原子构造层上的羟基、羧基等官能团可以与极性分子发生反应,是因为它们的化学性能优异。因此,氧化石墨烯在复合原料中的制备范围的前途一片光明。