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上篇 石墨烯与石墨烯基纳米复合材料基础3

第1章 石墨烯与相关二维材料3

1.1 前言3

1.2 以改良版Hummers法制备氧化石墨烯5

1.3 氧化石墨烯在有机溶剂中的分散5

1.4 类纸状氧化石墨烯6

1.5 氧化石墨烯与石墨烯的薄膜6

1.6 氧化石墨烯纳米复合材料7

1.7 石墨烯基材料7

1.8 其他二维材料9

1.9 结论17

参考文献18

第2章 石墨烯表面功能化21

2.1 前言21

2.2 石墨烯的非共价功能化22

2.3 石墨烯的共价功能化28

2.4 石墨烯－纳米粒子39

2.5 结论45

参考文献45

第3章 功能性三维石墨烯网络的架构与应用52

3.1 前言52

3.2 应用63

3.3 总结、结论与展望71

缩写71

参考文献72

第4章 共价石墨烯－聚合物纳米复合材料78

4.1 前言78

4.2 石墨烯在聚合物补强中的性能79

4.3 石墨烯与类石墨烯材料79

4.4 生产方法81

4.5 石墨烯化学84

4.6 传统石墨烯－基聚合物纳米复合材料84

4.7 共价石墨烯－聚合物纳米复合材料87

4.8 “接枝－于”方法89

4.9 “接枝－到”方法99

4.10 结论111

致谢112

参考文献112

下篇 石墨烯在能量、健康、环境与传感器领域的新兴应用123

第5章 石墨烯纳米片补强的镁基复合材料123

5.1 前言123

5.2 石墨烯纳米片对纯镁机械性能的影响126

5.3 石墨烯纳米片（GNPs）和多壁碳纳米管（MWCNTs）对纯镁机械性能的协同效应131

5.4 加入石墨烯纳米片（GNPs）对镁－钛合金强度与塑性的影响141

5.5 石墨烯纳米片对Mg－1％Al－1％Sn合金抗拉性能的影响145

致谢149

参考文献149

第6章 储能用石墨烯及其衍生物154

6.1 前言154

6.2 锂电池中的石墨烯155

6.3 超级电容器中的石墨烯171

6.4 总结175

参考文献175

第7章 石墨烯－聚吡咯纳米复合材料：高性能超级电容器的理想电活性材料183

7.1 前言183

7.2 可再生能源184

7.3 能量存储的重要性185

7.4 超级电容器185

7.5 超级电容的原理与操作186

7.6 超级电容器的电极材料187

7.7 石墨烯－基超级电容器及其局限性188

7.8 石墨烯－聚合物－复合材料－基超级电容器188

7.9 石墨烯－聚吡咯纳米复合材料基超级电容器189

7.10 制造超级电容器用石墨烯－聚吡咯纳米复合材料189

7.11 石墨烯－聚吡咯纳米复合材料－基超级电容器的性能193

7.12 总结与展望195

参考文献196

第8章 由疏水ZnO固定的石墨烯纳米复合材料提高短路电流密度的本体异质结太阳能电池198

8.1 前言199

8.2 OPV的经济预期201

8.3 器件架构204

8.4 工作原理205

8.5 合成疏水纳米材料的实验步骤207

8.6 合成的ZnO纳米粒子与ZnO修饰的石墨烯复合材料的表征210

8.7 混合型太阳能电池的制造与表征216

8.8 结论221

致谢221

参考文献221

第9章 用于能量存储与生物传感的三维石墨烯双金属纳米催化剂泡沫225

9.1 背景与前言225

9.2 制备与表征用于H2O2基电化学生物传感器的三维石墨烯泡沫负载的铂－钌双金属纳米催化剂235

9.3 用于直接甲醇与直接乙醇燃料电池的三维石墨烯泡沫负载的铂－钌双金属纳米催化剂248

9.4 结论256

致谢257

参考文献257

第10章 采用石墨烯和石墨烯－基纳米复合材料的电化学传感与生物传感平台262

10.1 前言262

10.2 石墨烯及其衍生物的制造264

10.3 石墨烯及其衍生物的性质267

10.4 石墨烯的电化学269

10.5 石墨烯与石墨烯基纳米复合材料作为电极材料271

10.6 电化学传感／生物传感271

10.7 挑战与未来趋势280

参考文献283

第11章 石墨烯电极在健康与环境监测中的应用293

11.1 基于纳米结构材料的生物传感器293

11.2 电化学（生物）传感器制造中采用的石墨烯纳米材料294

11.3 健康监测适用的微型化石墨烯纳米结构生物传感器296

11.4 环境监测中的微型化石墨烯纳米结构生物传感器305

11.5 结论与展望311

致谢313

参考文献313