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氮掺杂石墨烯的制备及其在化学储能中的研究进展

发展清洁和可再生能源是我国社会经济发展的重大战略。在新能源技术的各个层次中,电化学储能具有极其重要的地位,也是当前科学研究的热点问题。作为一种新型二维结构导电材料,石墨烯的应用在这一领域具有重要意义和极大的发展潜力。石墨烯自2004年被英国曼彻斯特大学的Geim和Novoselov报道[1]后,以其独特的单原子层二维结构及优异的性能引起了众多学者的广泛关注,而其在储能领域中的应用研究也获得了重大的进展和引人瞩目的成果,具有极大的应用价值和发展潜力。石墨烯是一种由sp2杂化的碳原子以六方形格子的形式成键形成的二维(2D)碳纳米材料。在其费米面附近,能量与动量的关系可以近似为线性关系[2],这样的色散关系导致了石墨烯的载流子可在电子和空穴之间连续转变,决定了石墨烯“零带隙”半导体的属性。由于石墨烯的特殊能带结构,使其具有优异的电学与光学性能、力学性能、热传导性能、极高的电荷载流子迁移率、室温量子霍尔效应、对可见光的高透射率、出色的机...  (本文共10页) 阅读全文>>

《材料工程》2017年12期
材料工程

3D打印石墨烯制备技术及其在储能领域的应用研究进展

WANG Nan,YAN Shao-jiu,PENG Si-kan,CHEN Xiang,DAI Sheng-long(Research Center of Graphene Applications,AECC Beijing Instituteof Aeronautical Materials,Beijing 100095,China)石墨烯纳米片是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的单层原子厚度的二维晶体,6个碳原子以sp2杂化方式构成蜂窝状晶格[1,2]。石墨烯展现出超高的强度,优异的热导率、透光率以及柔性轻质特性[3]。此外,石墨烯具有巨大的比表面积和超高的电导率,其理论比表面积2500m2·g-1[4],电子迁移率高达200000cm2·V-1·s-1[5]。凭借独特的物理、化学性能,石墨烯在纳米电子、传感器、复合材料、生物支架,尤其是储能元件方面展现出广阔的应用前景[6-12]。然而,研究发现二维石墨烯倾向于团聚或堆...  (本文共14页) 阅读全文>>

《炭素技术》2017年01期
炭素技术

石墨烯复合材料的应用进展

Novoselov和Geim等在2004年以石墨为原料,采用机械剥离的方法成功制备出了新型二维平面炭材料——石墨烯[1]。它具有蜂窝状结构,厚度为一个碳原子,是富勒烯、碳纳米管、石墨等碳的同素异构体的基本组成单元[2]。由于石墨烯独特的结构,使其具有特殊的物理、化学、力学等性能。如石墨烯是良好的导体[3]、有独特的电子传输性能[4]、疏水性强、化学稳定性高[5]。另外,石墨烯是最坚固的材料,其杨氏模量约为1.0 TPa[6]。除此以外,石墨烯还具有高载流子迁移率、高透明度以及强的吸收性能[7]。与此同时,石墨烯还有很好的导热性及热稳定性[8]等。自石墨烯被发现以来,国内外迅速展开了对石墨烯制备、性能以及复合材料应用等方面的研究。随着研究的日益深入,科研人员将石墨烯复合材料用于超级电容器、电池、光催化、污染物处理、材料增强增韧以及传感器等领域,使得石墨烯复合材料得到了长远发展。1石墨烯复合材料的应用1.1超级电容器领域的应用从目前...  (本文共4页) 阅读全文>>

《炭素技术》2016年06期
炭素技术

中国航发北京航材院成功研发出新型石墨烯锂离子电池

!近日,中国航发北京航空材料研究院(以下简称中国航发航材院)石墨烯及应用研究中心燕绍九博士披露,经过5!年的不懈研究,中国航发航材院石墨烯储能材料研发团队已成功研制出具有快速充电、长寿命、低发热的新型石墨烯!锂离子电池,该产品目前已实现了批量制备,即将走向市场应用。!中国航发航材院采用独特技术,把石墨烯作为关键电极材料应用于锂离子电池,充分利用石墨烯优异的导电性和!导热性,使锂离子电池内阻、工作温升大幅降低,从而实现了快速充放电...  (本文共1页) 阅读全文>>

《中关村》2017年04期
中关村

石墨烯储能竞赛,中关村再添一“子”

与普通充电电池相比,该款电池优势明显,可循环使用3万次以上,能够在-45℃~60℃的环境下使用,这些性能都是普通电池所不能及的。最为重要的是,该款电池能够实现量产。自成立伊始,北京中关村一直是引领全国乃至全球范围内创新革命的主战场之一。这种创新的引领性,不仅体现在制定政策和规章,营造鼓励创新、包容创业的良好环境,还体现在扶持企业创新实践,对前沿技术给予认同和支持的态度。如今,这种创新的引领性还体现在以石墨烯为主的新材料创新的企业实践当中。在这场波及全球的石墨烯创新竞赛中,以中关村企业为代表的科技创新机构已经站在了行业前沿。2017年春,当人们还没有从新年的爆竹声中回过神来,一个重磅消息“炸”响了微信朋友圈——位于北京中辩论:石墨烯电池真的存在关村的通信领域的独角兽企业华为公司吗?宣布,推出石墨烯助力的高温锂离子电比较有趣的是,这次产品发布会池。被碳世纪举办成了一场小型的行业研讨而在这之后的一个多月时间里,会。主办方邀请了中关村石...  (本文共2页) 阅读全文>>

《化工设计通讯》2017年08期
化工设计通讯

石墨烯结构性能及其应用

石墨烯具有特殊的化学结构及优秀的力、热、光、电等物理性能,在微电子、超级电容器、涂料、电池等各种工业领域有着巨大的应用前景,其制备工艺成熟同时在各领域都得到了广泛的实用[1]。石墨烯对物理学、化学基础研究有着特殊意义,石墨烯是目前自然界中最薄最强韧的材料,断裂强度比最好的钢材还要高200倍,拉伸幅度能达到自身尺寸的20%,随着批量化生产以及大尺寸等难题的逐步突破,基于已有的研究成果,石墨烯的产业化应用步伐正在加快,能为该领域带来巨大的收益。1石墨烯的结构与性质石墨是由碳原子通过sp2杂化,形成的六角型二维蜂巢晶格型平面薄膜,可理解是单层的石墨。而石墨烯是由碳原子组成的且只有一层原子厚度的碳材料,它是一种由碳原子构成的单层片状结构的新型二维材料,也是一种单层的石墨薄片,它仅有一个碳原子的厚度(0.335nm),是已发现的最薄二维材料[2]。2石墨烯的应用2.1微电子领域石墨烯作为一种新型的二维碳材料,由于其优异的电学、光学性质以及...  (本文共1页) 阅读全文>>