二維碳質(zhì)材料的制備和應(yīng)用

湯艷萍，徐　慶，唐睿智，張　帆

(上海交通大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，上海200240)

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二維碳質(zhì)材料的制備和應(yīng)用

湯艷萍，徐慶，唐睿智，張帆

(上海交通大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，上海200240)

二維碳質(zhì)材料具有碳質(zhì)材料來源廣泛、化學(xué)穩(wěn)定性高、電學(xué)性質(zhì)可調(diào)控等優(yōu)點，而且二維構(gòu)型的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)等使其具有特殊的光、電、熱、力學(xué)和幾何性能。本文對石墨烯及其衍生物、多孔炭片、炭布材料等二維碳質(zhì)材料的制備進(jìn)行了綜述，并且概述了二維碳質(zhì)材料在污染物吸附、檢測和傳感、鋰離子電池、電容器、催化等領(lǐng)域中的應(yīng)用，討論了其發(fā)展中的挑戰(zhàn)和展望。

二維碳質(zhì)材料；剝離法；模板法；熱解法；紡織法

1　前言

碳是構(gòu)成自然界生命有機(jī)體的基本元素，來源廣泛、易加工、化學(xué)穩(wěn)定性高，在生物、環(huán)境、電子、催化、傳感、氣體存儲、能源存儲與轉(zhuǎn)換領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。碳質(zhì)材料的存在形式豐富多樣，主要分為三大類：無定形碳、石墨化碳和金剛石[1,2]。碳原子排列的不同導(dǎo)致了碳質(zhì)材料不一樣的性質(zhì)。石墨中碳原子與相鄰的三個碳原子在平面內(nèi)以強(qiáng)的共價鍵相結(jié)合形成層狀，垂直于平面方向?qū)优c層之間以弱的范德華力結(jié)合，具有潤滑性，呈現(xiàn)黑色，穩(wěn)定性高；金剛石中每一個碳原子都和其它四個碳原子相連形成體相晶格，具有非常高的硬度，呈現(xiàn)透明狀；富勒烯和碳納米管的發(fā)現(xiàn)則進(jìn)一步開拓了碳質(zhì)材料的光、電、磁、熱、力學(xué)和幾何性能；特別地，具有超強(qiáng)導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、超高比表面積和優(yōu)異機(jī)械性能的石墨烯的成功剝離引發(fā)了二維碳質(zhì)材料的研究熱潮，打開了碳質(zhì)材料科學(xué)與技術(shù)的新紀(jì)元[3]。……