1。2。2  氧化石墨烯的基本性质

氧化石墨烯与石墨烯的最显著的区别在于：氧化石墨烯（GO）是亲水的，而石

墨烯是疏水的。GO 的亲水性一方面是由于接枝在碳原子上的含氧官能团，同时也因 为 GO 片层表面的静电排斥，使得 GO 在水中有着良好的分散性。氧化石墨烯上碳原 子的π键被破坏，导致氧化石墨烯的导电性远不如石墨烯好，即使被还原回石墨烯， 也不如原来的石墨好。Stankovieh 等人通过元素分析（XPS）检测发现 GO 层间含水 量为 25％，而石墨烯为 2。8%，说明了氧化石墨烯的亲水性[28]。天然石墨通过机械剥 离得到的石墨烯导电率为 104S/cm，GO 为 103S/cm，被还原后的 GO 为 102S/cm，这 也证明 GO 只是部分被还原，且还原后的结构完整性远不如天然鳞片石墨剥离得到的 石墨烯[24]。当然氧化石墨烯的亲水性也并不是没有好处，它能够更容易的被改性，和 掺杂到其他材料中，变成混合材料或复合材料。

随着科学家对氧化石墨烯进一步研究，又发现了氧化石墨烯的另一特点。Dikin 等人将自己合成的 GO 胶体状溶液用 Al2O3 滤膜过滤后得到了一种类似纸的氧化石墨 烯纸材料，其特有的交联式内部结构使氧化石墨烯结构强度比碳纳米管还高[29]，Park 课题组在此方法上通过加入了二价镁离子和钙离子使制得的氧化石墨烯纸的刚度和 韧性都有很大的提高[30]。这种比均质钢硬但比碳纤维柔软的 GO 纸，可以用于太阳能 电池，滤膜等方面。

1。2。3 氧化石墨烯的制备

目前，剥离氧化石墨法是制备氧化石墨烯最主要的方法。具体可以分为 Brodie 法、Staudenmaie 法和 Hummers 法三种方法制备氧化石墨烯，其中 Hummers 法操作 简单，反应周期短，氧化效果好，较安全环保等特点，成为主流方法。

尽管制备方法不同，但是其制备原理基本相同。首先是加入浓硫酸，高锰酸钾等 强酸使其进入石墨层之间生成中间产物石墨化合物；紧接着强效的氧化剂通过扩散进 入到石墨层之间生成氧化石墨；最后通过水解反应得到氧化石墨烯再对其进行提纯、 抽滤或离心制得最终产物。

1。2。4 氧化石墨烯的应用

由于氧化石墨烯和石墨烯具有相似的二维碳结构，可以通过还原等方法去除氧化 石墨烯层之间的含氧基团以获得石墨烯。所以，到目前为止氧化石墨烯最主要的应用 就是作为制备石墨烯原料。

然而，氧化石墨烯的应用不仅仅局限于作为制备石墨烯的原料。由于氧化石墨烯本身也拥有的一些优异的性能例如：优异的亲水性、完整的二维碳纳米结构、较高的 比表面积、一定的力学性能等。这些也使氧化石墨烯广泛应用于一些复合材料以及功 能性材料中，随着研究的深入氧化石墨烯在复合材料的改性和应用展现出巨大潜力。

另外，氧化石墨烯还能独自成为一种功能材料。在环境重视的今天，氧化石墨烯 所具备活性吸附能力在吸附废气上已经获得了巨大成就。在最新的研究中氧化石墨烯 在医药领域、电子元件、可控透气性膜等方面展现出巨大的发展潜力。文献综述

1。3 三维石墨烯

1。3。1 三维石墨烯性质

普通石墨烯是二维结构，而三维石墨烯是立体三维结构。虽然石墨也是三维结构， 但与三维石墨烯不同，石墨的三维结构中，石墨片层之间有范德华力相互作用，层与 层之间距离非常小，而三维石墨烯中的每一石墨烯之间并无相互作用，而是通过一些 外来介质，或自组装的方式作为骨架形成三维结构。三维石墨烯一般为多空结构，与 活性炭相似，具有十分强的吸附能力。普通石墨烯因为是二维结构，产品多为粉末或 颗粒状，虽然也能具有三维石墨烯拥有的一些性质，但在回收和反复利用上远不如三 维石墨烯。