1. 研究目的与意义（文献综述）

石墨烯是一种由单层碳原子sp2杂化堆积成的具有二维蜂窝状晶体结构的碳质材料^[1]，作为一种新兴的功能材料，自2004年被发现以来，石墨烯以其良好的电学、力学性能，被期待可用来发展出更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管从而引起世界的研究热潮。石墨烯是世上最薄也是最硬的纳米材料，其超大的比表面积，理论值为2630 m2/g ^[2],载流子迁移率在常温下达15000 cm 2 /v·s，比碳纳米管和硅晶体管都高；电阻率只约10-6 Ω·cm是已经的电阻率最小的材料；石墨烯内部的碳原子之间的连接很柔韧，当施加外力于石墨烯时，碳原子面会弯曲变形，使得碳原子不必重新排列来适应外力，从而保持结构稳定^[3]。制备石墨烯的方法有很多种，如外延生长法、氧化还原法、化学沉积法（cvd法）、剥离-再嵌入-扩涨法以及有机合成法等^[4，5]。harish banda^[6]等用一步法使用通过改进的hummers法获得的氧化石墨烯溶液制备具有高电导率的石墨烯水凝胶。

氧化石墨烯是石墨烯的一个重要派生物，也被称为功能化的石墨烯，它的结构与石墨烯大体相同，只是在二维基面上连有一些官能团^[7]。氧化石墨烯薄片是石墨粉末经化学氧化及剥离后的产物，由于是单一的原子层，所以可以随时在横向尺寸上扩展到数十微米。因此，其结构跨越了一般化学和材料科学的典型尺度。氧化石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性。氧化石墨烯长久以来被视为亲水性物质，因为其在水中具有优越的分散性，但是，相关实验结果显示，氧化石墨烯实际上具有两亲性，从石墨烯薄片边缘到中央呈现亲水至疏水的性质分布。因此，氧化石墨烯可如同界面活性剂一般存在界面，并降低界面间的能量^[8]。

氧化石墨烯一般由石墨经强酸氧化而得，主要有三种制备氧化石墨的方法：brodie法，staudenmaier法和hummers法^[9]。其中hummers法的制备过程的时效性相对较好而且制备过程中也比较安全，是目前最常用的一种。它采用浓硫酸中的高锰酸钾与石墨粉末经氧化反应之后，得到棕色的在边缘有衍生羧酸基及在平面上主要为酚羟基和环氧基团的石墨薄片，此石墨薄片层可以经超声或高剪切剧烈搅拌剥离为氧化石墨烯，并在水中形成稳定、浅棕黄色的单层氧化石墨烯悬浮液。由于共轭网络受到严重的官能化，氧化石墨烯薄片具有绝缘的特质。经还原处理可进行部分还原，得到化学修饰的石墨烯薄片^[10]。虽然最后得到的石墨烯产物或还原氧化石墨烯都具有较多的缺陷，导致其导电性不如原始的石墨烯，不过这个氧化#8722;剥离#8722;还原的制程可有效地让不可溶的石墨粉末在水中变得可加工，提供制作还原氧化石墨烯的途径。而且其简易的制程及其溶液可加工性，考虑量产的工业制程中，上述工艺已成为制造石墨烯相关材料及组件的极具吸引力的工艺过程。现如今，越来越多的人对hummers法进行了改进。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：以鳞片石墨为起始原料，通过预氧化过程和氧化过程（包括低温反应、中温反应和高温反应）制备氧化石墨烯；

材料表征：采用傅里叶变换红外光谱仪测试样品的官能团结构，采用 x 射线衍射仪测试样品的晶体结构，采用热重分析仪测试样品的受热分解情况及接枝率，采用扫描电子显微镜测试样品的表面微观形貌。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－7周：按照设计方案，制备氧化石墨烯。

第8－12周：采用xrd、tem、tga、红外等测试技术对氧化石墨烯的结构与性能进行测试。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 朱振峰，程莎，董晓楠. 石墨烯的制备和应用[j]. 功能材料，2013，21（44）：3060

[2]chen da ,feng hongbin ,li jinghong .graphene oxide:preparation,functionalization,and electrochemical application[j].chemical reviews,2012,112(11):6027-6053.

[3]雷芸，张科，邹琴. 氧化石墨及石墨烯材料的制备[j]. 非金属矿，2011，34(1) ：4-5.