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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

石墨烯，又叫单层石墨，是一种由碳原子通过sp2杂化而成的正六边形呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维纳米材料。石墨烯具有独特的二维纳米结构和非凡的电学、热学和力学性能，因此，石墨烯被认为是具有战略意义的新材料，已在电子、传感、催化、生物医学等领域得到了广泛的应用。近年来，石墨烯材料在环境污染治理领域引起了广泛的关注和研究，能有效地去除水中的重金属、染料和氟化物，成为当前研究的热点。完美的石墨烯是由苯六元环组合合成的二维晶体，而苯六元环的键非常稳定，使石墨烯具有很高的化学稳定性。它的表面呈惰性状态，与其他介质的相互作用很弱，且石墨烯片层之间具有比较强的范德华力，容易团聚，导致其难溶于水及常用的有机溶剂。为了充分发挥石墨烯的优异性能，提高其成型加工性（如增大溶解度、提高在基体中的分散性等），必须对其进行改性。目前常用的改性有机阳离子是带长烷基链的季铵盐型阳离子表面活性剂，并且改性后的吸附材料能大大提高污染物的吸附量。

国内外研究现状

中国科学院预计，到2024年前后，石墨烯器件有望替代互补金属氧化物半导体(cmos)器件，在纳米电子器件、光电化学电池、超轻型飞机材料等研究领域得到应用。目前，全球范围内仅电子行业每年需消耗大约2 500 t半导体晶硅，纯石墨烯的市场价格约为人民币1 000元/ g，其若能替代晶硅市场份额的10%，就可以获得5 000亿元以上的经济利益；全球每年对负极材料的需求量在2.5万t以上，并保持了20%以上的增长，石墨烯若能作为负极材料获得锂离子电池市场份额的10%，就可以获得2 500t的市场规模。可见，石墨烯具有广阔的应用空间和巨大的经济效益。

正是在这一背景下，目前国内外对石墨烯技术的应用研究如火如荼，而主要的研究热点则集中在储能、电化学分析和石墨烯的生物安全性等方面。

储能材料领域

2. 研究的基本内容

本论题的研究的内容主要有以下几个方面：

一、石墨烯的制备

（一）、氧化石墨烯的制备

3. 实施方案、进度安排及预期效果

一、实施方案

（一）氧化石墨烯的制备

采用hummers氧化法制备氧化石墨烯，将3.0g石墨加入到装有70ml浓硫酸的三口烧瓶中，将三口烧瓶置于冰水浴中，搅拌10min，然后加入1.5g硝酸钠，缓慢加入9g高锰酸钾，然后继续搅拌2.5h，这个过程中整体的温度不能超过20℃，中途要更换冰袋，待得到棕色浆状粘稠物后，升温至35℃，搅拌3.5h，之后缓慢加入150ml去离子水，然后升温至95℃搅拌1.5h，然后加入300ml去离子水和20ml（30%）的双氧水，此时溶液呈土黄色。

4. 参考文献

【1】 赵杰 . 石墨烯储能材料的制备及其电化学防腐蚀研究【j】.中国科学院研究生院（海洋研究所）,2016,87.

【2】 朱恩福 . 石墨烯储氢性能的第一性原理研究【j】.昆明理工大学，2017,65.

【3】 李家源 . 基于石墨烯超级电容器电极材料性能的研究【j】.北京交通大学，2016,62.