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三維石墨烯基材料的制備、結構與性能

劉杰; 曾淵; 張俊; 張海軍; 劉江昊 武漢科技大學省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室; 武漢430081

摘要:石墨烯具有單層碳原子組成的六方晶系晶體結構及獨特的電學、化學、力學和熱學性質。然而,由于石墨烯片層之間較強的π-π鍵和范德華力,導致易團聚或堆積,使其比表面積大幅減小,嚴重損害其性能。解決上述問題的最有效方法之一是構建具有多孔結構的三維石墨烯基材料,不僅保留了石墨烯優秀的導電性能和力學性能等本征特性,而且獲得密度低、比表面積大、孔隙率高等結構優點,進而滿足吸附劑、催化劑載體、生物傳感器及電池與超級電容器電極材料等先進功能材料領域的應用需要。因此,開發三維石墨烯基材料的先進制備方法成為本領域研究的熱點方向。本文綜述了三維石墨烯基材料的現有制備方法,包括自組裝法(水熱還原法、化學還原法及冷凍干燥法)、模板法(膠體模板法、模板輔助化學氣相沉積法及模板輔助水熱還原法)和3D打印法(直寫成型法、噴墨打印法、熔融沉積成型法、光固化成型法、選區激光燒結法及選區激光熔融法),總結了上述方法的優點及當前存在的主要問題,并且對三維石墨烯基材料制備技術的發展方向進行了展望。

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