● 摘要
石墨烯具有优异的电学、热学和力学性能，因而石墨烯具有很多传统碳材料所不具有的优点备受研究者的关注，使其在诸多领域中具有广阔的应用前景。但是，石墨烯的大规模简单制备一直是该领域迫切需要解决的问题，也成为该领域的研究热点问题之一。本研究采用简单的液相化学还原技术，利用不同的还原剂在室温下还原氧化石墨(GO)制备得到了石墨烯。利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能量谱(XPS)分析技术，考察了GO还原成石墨烯过程中所得产物结构变化规律；利用原子力显微镜(AFM)和透射电子显微镜(TEM)对所得石墨烯层厚度进行了表征。
本工作的的主要研究内容为：
(1) NaBH4还原GO剥离液制备石墨烯。利用Hummers法制备了前驱体层状GO。前驱体层状GO在水中超声处理，得到其剥离纳米层悬浮液。向GO剥离所得纳米层悬浮液中加入适量的NaBH4，室温搅拌，黑色产物经水洗，50 °C烘箱干燥1 d，得到制备产物石墨烯。探讨了还原剂NaBH4用量及还原时间对产物晶相的影响。
(2) 超声辅助N2H4×H2O还原GO制备石墨烯。将前驱体层状GO加入到N2H4×H2O溶液中超声处理，黑色产物经水洗、醇洗，50 °C烘箱干燥1 d，得到制备产物石墨烯。通过XRD，SEM，TEM，Raman，FT-IR，XPS分析，对制备产物石墨烯进行了结构表征；通过AFM和TEM分析，进行了制备产物石墨烯层厚度的表征，分析研究了GO被还原成石墨烯过程中产物结构随时间的变化规律，在此基础上提出了石墨烯形成过程机理。
(3) GO电极及石墨烯电极的循环伏安性能研究。采用三电极体系，研究了GO电极和石墨烯电极的循环伏安性能，研究了不同电解液对石墨烯电极循环伏安性能的影响。研究了在1 mol/L Na2SO4电解液中，电压窗口选择为-0.9~0.1 V时，不同扫描速度下石墨烯电极的循环伏安性能。