三維石墨烯材料的制備方法研究現狀

穆伊芳

（河南師范大學化學化工學院，河南新鄉 453007）

石墨烯作為一種新型二維碳納米材料，具備優良的電學、光學及力學特性，因而在眾多領域具有廣泛的應用前景。石墨烯二維碳晶格骨架是上下對稱分布的電子云，容易在層間形成非共價鍵形式的π-π鍵。石墨烯受其片層之間存在π-π鍵以及強有力的范德華力[1]，易發生團聚和堆疊現象。這極大地阻礙了石墨烯優良性能的充分發揮，限制了其廣泛的應用和發展。三維石墨烯網絡結構是一種由石墨烯片層構筑的三維宏觀體結構，這種特殊的結構使得石墨烯片能夠相互支撐，阻止團聚現象的產生。三維石墨烯具有高的孔隙率、低的密度、高的比表面積以及良好的電/熱導率等優異性能[2]。同時，可以通過不同的調控方法使得到的三維石墨烯具有豐富孔隙結構（微孔、中孔和大孔），可使其滿足不同領域的應用需求。目前常見的三維石墨烯結構有石墨烯泡沫、海綿、氣凝膠和水凝膠等。本文綜述了三維石墨烯材料的多種制備方法及其優缺點，并對其未來發展的前景做出了討論。

1 自組裝法

自組裝法是一種基于膠體化學原理構建的三維石墨烯結構的常用方法之一。這種方法得到的三維石墨烯具有一定層次結構和特殊功能。氧化石墨烯和還原氧化石墨烯的范德華力與靜電斥力之間的平衡調節了溶液具有的性質，并解釋了它們在水介質中的自組裝行為。氧化石墨烯和還原氧化石墨烯膠體的自組裝行為可用來合成三維石墨烯水凝膠以及多孔宏觀結構。……