本書從石墨烯粉體材料的制備與表征入手，結合不同領域的應用進行了系列的綜述。全書共13章。1章對石墨烯的歷史及現(xiàn)狀進行了總體介紹。第2章和第3章分別介紹了石墨烯粉體材料的制備方法及工藝、表征技術和標準。第4章就功能化石墨烯粉體、漿料生產技術和三維石墨烯制備技術進行了描述。第5~7章集中介紹了石墨烯粉體材料在鋰離子電池、超級電容器、燃料電池中的應用。第8~13章主要介紹了石墨烯粉體材料在生物傳感器及醫(yī)藥、環(huán)境保護、涂料、高分子復合材料、熱管理材料、導電油墨領域的應用。
本書適用于從事石墨烯粉體材料領域研究工作的工程技術人員，以及科研院所和大中專高校相關專業(yè)的學生和科研人員。
石墨烯是碳的同素異形體大家族的又一個傳奇，也是當今橫跨學術界和產業(yè)界的超級明星，幾乎到了家喻戶曉、婦孺皆知的程度。當然，石墨烯是當之無愧的。作為由單層碳原子構成的蜂窩狀二維原子晶體材料，石墨烯擁有無與倫比的特性。理論上講，它是導電性和導熱性較好的材料，也是理想的輕質高強材料。正因如此，一經問世便吸引了全球范圍的關注。石墨烯有可能創(chuàng)造一個全新的產業(yè)，石墨烯產業(yè)將成為未來全球高科技產業(yè)競爭的高地，這一點已經成為國內外學術界和產業(yè)界的共識。
從2004年至今，已經有了近十六年的歷史沉淀。無論是石墨烯的基礎研究，還是石墨烯材料的產業(yè)化實踐，人們都有了更多的一手材料，更有可能對石墨烯材料有一個全方位套叢書出的、科學的、理性的認識�？偨Y歷史，是為了更好地走向未來。對于新興的石墨烯產業(yè)來說，戰(zhàn)略前沿新材料石墨烯出版工程的出版意義也是不言而喻的。事實上，國內外已經出版了數十部石墨烯相關書籍，其中不乏經典性著作。本叢書的定位有所不同，希望能夠全面總結石墨烯相關的知識積累，反映石墨烯領域的國內外前沿研究進展，展示石墨烯新材料的產業(yè)化現(xiàn)狀與發(fā)展前景，尤其希望能夠充分體現(xiàn)國人對石墨烯領域的貢獻。
本叢書共包括22分冊，執(zhí)筆作者20余位，都是石墨烯領域的重量級學者、專家，因此可以從源頭上保障叢書的專業(yè)性和科學性。叢書分五大部分，囊括了從石墨烯的基本性質和表征技術，到石墨烯材料的制備方法及其在不同領域的應用，以及石墨烯產品的計量檢測標準等全方位的知識總結。同時，兩份產業(yè)研究報告詳細闡述了世界各國的石墨烯產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢。除此之外，叢書還為廣大石墨烯迷們提供了一份科普讀物《有問必答：石墨烯的魅力》，針對廣泛征集到的石墨烯相關問題答疑解惑，去偽求真。
本叢書的內容涵蓋石墨烯新材料的方方面面，每個分冊也相對獨立，具有很強的系統(tǒng)性、知識性、專業(yè)性和即時性，凝聚著各位作者的研究心得、智慧和心血，供不同需求的廣大讀者參考使用。希望叢書的出版對中國的石墨烯研究和中國石墨烯產業(yè)的健康發(fā)展有所助益。
1. 戰(zhàn)略前沿新材料石墨烯出版工程 十三五國家重點出版物出版規(guī)劃項目/國家出版基金叢書由石墨烯的基本性質與表征技術、石墨烯的制備技術和計量標準、石墨烯的分類應用、石墨烯的發(fā)展現(xiàn)狀報告、石墨烯科普知識等五大部分共22分冊構成，本書為19分冊。
2. 叢書由我國石墨烯研究領域的主要開拓者及我國石墨烯發(fā)展的重要推動者、北京大學教授、北京石墨烯研究院創(chuàng)院院長劉忠范院士親自策劃并擔任總主編。
3.全書采用80克雅質紙，彩色印刷，清晰直觀地展現(xiàn)了石墨烯的結構、模擬及表征結果。
從2004年安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫教授發(fā)現(xiàn)石墨烯到現(xiàn)在，十幾年間，石墨烯已逐漸從實驗室研究走向工業(yè)化應用，石墨烯應用開發(fā)已經深入材料領域的諸多方面。同時，制備和加工工藝的進一步成熟，也推動了石墨烯作為基礎材料在材料領域的應用進程，并拓寬了石墨烯作為基礎材料在材料領域的發(fā)展空間。
從化工原材料角度來看，要實現(xiàn)石墨烯粉體材料在工業(yè)領域的應用，就需要從制備、結構調控入手，結合其他材料的性質和應用場景的需求，對石墨烯粉體材料進行改性和功能化處理，這樣才能使其在不同領域的具體應用一步步走向產業(yè)化。
基于此，本書從石墨烯粉體材料的制備與表征入手，結合不同領域的應用進行了系列的綜述。全書共13章，各章既相互聯(lián)系，又各有側重點。1章對石墨烯的歷史及現(xiàn)狀進行了總體介紹；第2章主要集中于石墨烯粉體材料的制備方法，對可能的工業(yè)制備工藝進行了分類評析；第3章主要介紹了石墨烯粉體材料的表征技術，重點對石墨烯生產過程中的表征技術和標準進行了歸納總結；第4章就功能化石墨烯粉體、漿料生產技術和三維石墨烯制備技術進行了描述；第5章集中介紹了石墨烯粉體材料在鋰離子電池制造中的角色和應用；第6章主要介紹了石墨烯粉體材料在超級電容器中的應用；第7章對石墨烯粉體材料作為催化劑載體在燃料電池中的應用進行了綜述；第8章主要介紹了石墨烯粉體材料在生物傳感器及醫(yī)藥領域的應用；第0章主要介紹了石墨烯粉體材料在環(huán)境保護領域的應用，重點在吸附、催化和傳感器等方面；10章以防腐涂料為主回顧了石墨烯粉體材料在涂料領域的應用；11章集中介紹了石墨烯粉體材料在高分子復合材料領域的研究成果及應用；12章對石墨烯粉體材料在熱管理材料領域的性質及應用進行了綜合評估；13章主要介紹了石墨烯粉體材料在導電油墨領域的應用。
本書主要由來自山東大學國家膠體材料工程技術研究中心的老師和研究生共同編撰完成。作者分工如下：山東大學侯士峰教授撰寫1、3、8、12、13章；山東大學劉靚蕾參與第2、6、8、12、13章的撰寫；山東大學蘇燕參與第2、3章的撰寫；山東大學岳芳、北京石墨烯研究院李寧參與第3章的撰寫；山東利特納米技術有限公司宋肖肖參與第4、10章的撰寫；天諾光電材料股份有限公司張軍峰參與第5章的撰寫；濟寧學院鄭逸群參與第５、６章的撰寫；山東建筑大學張強、山東大學姚晨雪合作撰寫第７章；濟寧醫(yī)學院王華撰寫第９章；山東大學徐利劍撰寫第１１章。全書由侯士峰、劉靚蕾統(tǒng)籌整理，山東大學國家膠體材料工程技術研究中心研究生布吉東、程萌萌、薛潔、李彩鳳、袁文博，以及濟寧學院趙文君參與校稿。
本書的完成得到了劉忠范院士、張錦院士等叢書編輯委員會成員的鼎力支持。
在過去的十幾年間，經過石墨烯材料領域的專家學者的不懈努力和探索，逐漸形成系列的理論、方法，本書參考了海量的文獻，但限于篇幅不能一一引述，在此向所有的同行表示謝意。另外，特別感謝廣西大學田植群教授，濟寧醫(yī)學院徐香玉老師、毛旭燕老師提供部分材料。
石墨烯粉體材料的研究日新月異，在本書撰寫過程中，新的技術不斷出現(xiàn)，新的產品不斷推向市場。本書作者盡可能提供新的研究進展，但因水平和時間的限制，書中難免掛一漏萬，懇請各位專家和讀者批評指正。
1章 石墨烯粉體材料簡介
1.1 石墨及石墨烯早期研究
1.2 石墨烯的基本結構和性質
1.2.1 電學性質
1.2.2 力學特性
1.2.3 熱傳導性能
1.2.4 光學特性
1.2.5 化學反應特性
1.3 石墨烯材料的分類
1.4 石墨烯粉體材料
1.5 石墨烯材料應用領域
1.6 石墨烯粉體材料工業(yè)應用要求
1.7 小結
參考文獻
第2章 石墨烯粉體材料的制備方法及工藝
2.1 石墨烯材料的制備方法
2.1.1 機械剝離法
2.1.2 碳納米管縱向剪切法
2.1.3 外延生長法
2.1.4 有機合成法
2.1.5 化學氣相沉積法
2.1.6 氧化還原法
2.1.7 石墨插層法
2.1.8 電化學法
2.1.9 液相剝離法
2.1.10 氣相等離子電弧法
2.2 石墨烯粉體工業(yè)制備工藝的分類評析
2.2.1氧化還原法
2.2.2 機械剝離法
2.2.3液相剝離法
2.2.4 電化學法
2.2.5 氣相等離子法
2.3 小結
參考文獻
第3章 石墨烯粉體材料表征技術和標準
3.1 表面形態(tài)表征
3.1.1光學顯微鏡
3.1.2掃描電子顯微鏡
3.1.3透射電子顯微鏡
3.1.4掃描隧道顯微鏡
3.1.5 原子力顯微鏡
3.2 結構性能與譜學表征
3.2.1紅外光譜
3.2.2紫外-可見吸收光譜
3.2.3 X射線光電子能譜
3.2.4碳-13核磁共振波譜
3.2.5拉曼光譜
3.2.6 X射線衍射
3.3 宏觀性質表征
3.3.1 比表面積測試
3.3.2 灰分測試
3.3.3 堆密度測試
3.3.4 熱重分析
3.3.5 元素分析
3.3.6 氧化石墨烯表面基團的滴定分析
3.4 石墨烯粉體材料的物理性質表征
3.4.1 電學性能測試
3.4.2 熱學性能測試
3.4.3 力學性能測試
3.5 石墨烯粉體材料的標準制定及現(xiàn)狀
3.6 小結
參考文獻
第4章 功能化石墨烯粉體、漿料和三維材料制備及應用
4.1 石墨烯粉體功能化
4.1.1 石墨烯的共價鍵功能化
4.1.2 石墨烯的非共價鍵改性
4.1.3 石墨烯摻雜
4.2 石墨烯分散液
4.2.1 石墨烯的物理分散法
4.2.2 石墨烯的化學改性法
4.2.3 分散劑分散法
4.2.4 用于分散石墨烯的溶劑
4.3 三維石墨烯的制備
4.3.1 化學氣相沉積法/模板法
4.3.2 溶液自組裝法
4.3.3 定向流動組裝法
4.3.4 化學交聯(lián)法
4.3.5噴霧干燥法
4.3.6 3D打印技術與激光還原技術
4.3.7 三維石墨烯的應用
4.4 小結
參考文獻
第5章 石墨烯粉體材料在鋰離子電池中的應用
5.1 概述
5.1.1 鋰離子電池的工作原理
5.1.2 鋰離子電池的組成
5.1.3 鋰離子電池目前存在的問題
5.2 鋰離子電池材料的設計
5.3 石墨烯在鋰離子電池正極材料中的應用
5.3.1 石墨烯在層狀正極材料（LiCoO2）中的應用
5.3.2 石墨烯在尖晶石型正極材料（LiMn2O4）中的應用
5.3.3 石墨烯在橄欖石型正極材料（LiFePO4、LiMnxFe1-xPO4）中的應用
5.3.4 石墨烯在三元素正極材料（NCM、NCA）中的應用
5.4 石墨烯在鋰離子電池負極材料中的應用
5.4.1 石墨烯負極材料
5.4.2 石墨烯-金屬氧化物復合物
5.4.3 石墨烯在硅基負極材料中的應用
5.4.4 石墨烯在錫基負極材料中的應用
5.4.5 石墨烯在鈦基負極材料中的應用
5.5石墨烯在鋰離子電池材料中的其他應用
5.5.1 石墨烯作為導電添加劑
5.5.2 石墨烯作為電極的基體材料
5.6 石墨烯在新型鋰電池中的應用
5.6.1 石墨烯在柔性鋰離子電池中的應用
5.6.2 石墨烯在鋰硫電池中的應用
5.6.3 石墨烯在鋰空氣電池中的應用
5.7 石墨烯在鋰離子電池熱管理中的應用
5.8 石墨烯在鋰離子電池集流體中的應用
5.9 小結
參考文獻
第6章石墨烯粉體材料在超級電容器中的應用
6.1 超級電容器電產品結構
6.1.1制備方法
6.1.2 電極材料
6.1.3產業(yè)化進程
6.2 石墨烯在超級電容器中的應用和挑戰(zhàn)
6.2.1 石墨烯的技術優(yōu)勢
6.2.2 石墨烯的產業(yè)化應用進展
6.2.3 石墨烯的產業(yè)化應用挑戰(zhàn)
6.3 石墨烯的有效比表面積
6.3.1 造孔
6.3.2 層間控制
6.3.3 氣凝膠（自組裝）
6.3.4 模板法組裝
6.3.5 石墨烯復合材料
6.4柔性器件的挑戰(zhàn)與前景
6.5 小結
參考文獻
第7章 石墨烯粉體材料在燃料電池中的應用
7.1 引言
7.2 石墨烯基復合納米顆粒的制備
7.2.1 石墨烯基金屬納米顆粒的制備
7.2.2 石墨烯基過渡金屬化合物的制備
7.3 石墨烯粉體材料在催化中的應用
7.3.1 醇類氧化反應
7.3.2 氧還原反應
7.3.3 析氧反應
7.3.4 析氫反應
7.3.5 光催化
7.4 小結
參考文獻
第8章 石墨烯粉體材料在生物傳感器及醫(yī)藥領域的應用
8.1 石墨烯生物利用基礎
8.2 生物分子分析
8.2.1 生物小分子分析
8.2.2 生物大分子檢測
8.2.3 DNA檢測
8.3生物成像和診斷
8.4 藥物輸送
8.4.1 GO和rGO負載藥物分子
8.4.2 功能修飾GO和rGO對藥物分子的負載
8.4.3 pH 和光熱效應控制GO和rGO表面藥物釋放
8.4.4 GO和rGO對生物大分子的載入
8.5 輔助治療
8.6 組織培養(yǎng)、生物工程與3D石墨烯
8.6.1 組織培養(yǎng)
8.6.2 增殖作用
8.6.3 醫(yī)用涂層材料
8.6.4 骨組織和3D打印材料
8.7 殺菌作用
8.8 石墨烯在智能穿戴領域的應用
8.9 石墨烯的毒性及毒理研究
8.10小結
參考文獻
第9章 石墨烯粉體材料在環(huán)境保護領域的應用
9.1石墨烯結構特點及其在環(huán)境領域的應用需求
9.2 石墨烯的吸附性能在環(huán)保中的應用
9.2.1 石墨烯用于水體重金屬吸附
9.2.2 石墨烯對水中有機污染物吸附
9.2.3 石墨烯在氣體吸附上的應用
9.3 石墨烯納米復合材料在光催化降解中的應用
9.3.1 石墨烯/TiO2復合材料
9.3.2 石墨烯與其他金屬氧化物形成的復合材料
9.4 石墨烯粉體在環(huán)境檢測方面的應用
9.4.1 石墨烯檢測重金屬
9.4.2 石墨烯在有機污染物檢測領域的應用
9.4.3 石墨烯在有害氣體檢測領域的應用
9.5 石墨烯在海水淡化中的應用
9.5.1 石墨烯海水淡化膜的作用機理
9.5.2 石墨烯材料海水淡化膜
9.5 小結
參考文獻
10章石墨烯粉體材料涂料領域中的應用
10.1 石墨烯概述
10.2 涂料成分、制備工藝及與石墨烯的相互作用
10.3 石墨烯涂料的制備方法
10.4 石墨烯防腐涂料
10.4.1 石墨烯防腐涂層的特點
10.4.2 石墨烯的防腐機制
10.4.3 石墨烯防腐涂料的研究現(xiàn)狀
10.5石墨烯和涂料性能的相互關系
10.5.1石墨烯含量
10.5.2 尺寸及氧化度
10.5.3 分散性
10.5.4 溶劑
10.5.5 石墨烯改性
10.6 石墨烯在導電涂料領域的應用
10.7石墨烯在防火涂料中的應用
10.8 石墨烯在建筑涂料中的應用
10.9 石墨烯在散熱涂料中的應用
10.10 石墨烯在高強度高耐候涂料中的應用
10.11 石墨烯在抗菌/催化降解涂料中的應用
10.12 石墨烯在其他功能涂料中的應用
10.13 小結
11章 石墨烯粉體在高分子復合材料領域的應用
11.1 高分子材料的表征技術
11.2 石墨烯/高分子復合材料的制備技術
11.2.1 石墨烯與高分子的簡單共混
11.3.2 改性石墨烯/高分子復合材料
11.3.3 石墨烯表面的共價鍵修飾
11.3.4 石墨烯表面的非共價鍵修飾
11.3 石墨烯/高分子復合材料的性能
11.4.1 力學性能
11.4.2 電學性能
11.4.3 熱學性能
11.5 石墨烯/高分子復合材料的應用
11.5.1 石墨烯/高分子復合材料在電子材料中的應用
11.5.2 石墨烯/高分子復合材料在可穿戴設備中的應用
11.5.3 石墨烯/高分子復合材料在功能材料中的應用
11.5.4 石墨烯/高分子復合材料在膜材料中的應用
11.5.5 石墨烯/高分子復合材料在彈性體中的應用
11.6 小結
參考文獻
12章 石墨烯材料在熱管理材料領域的應用
12.1 碳材料的熱導率
12.2石墨烯熱測量技術
12.2.1 單層石墨烯導熱率的測量
12.2.2 石墨烯膜熱導率的測量
12.3 石墨烯的導熱特性
12.4 石墨烯導熱膜
12.4.1 石墨烯導熱膜的制備方法
12.4.2石墨烯導熱膜的技術要點
12.4.5 工業(yè)涂布制備方法
12.4.6 石墨烯散熱材料在電子產品中的應用
12.5 石墨烯導熱復合材料
12.5.1 石墨烯-聚合物復合材料的導熱機制
12.5.2 石墨烯-聚合物復合材料熱導率的影響因素
12.5.3 石墨烯-聚合物復合材料在發(fā)光二極管中的應用
12.6 石墨烯導熱硅膠
12.6.1 石墨烯導熱硅膠的導熱機理
12.6.2 石墨烯導熱硅膠的高導熱機理
12.6.3 石墨烯導熱硅膠熱導率的影響因素
12.6.4 石墨烯導熱硅膠的制備工藝
12.7 石墨烯涂料
12.8 石墨烯相變材料
12.9 石墨烯發(fā)熱器件
12.10 小結
參考文獻
13章 石墨烯粉體材料在導電油墨領域的應用
13.1 油墨的成分及作用
13.1.1 顏料
13.1.2 助劑及功能助劑
13.1.3 黏結劑
13.1.4 溶劑
13.2 導電油墨分類及發(fā)展方向
13.2.1金屬類導電油墨
13.2.2 高分子導電油墨
13.2.3 導電油墨發(fā)展方向
13.2.4碳基及碳納米材料導電油墨
13.3 石墨烯導電油墨
13.3.1用于導電油墨的石墨烯生產方法
13.3.2 石墨烯油墨制備技術
13.3.3石墨烯導電油墨印刷技術
13.3.4 石墨烯導電油墨的應用
13.4 小結
參考文獻
索 引
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