三、在交通工具中的应用 超级电容器在电池电动车、混合电力电动车、公交车、航天飞机、货车等重型交

通工具中将扮演重要角色。引入超级电容器作为储能材料，进行能源的提供使用，可 实现完全的电动控制，零排放，同时极大的增加储能容量使得整个系统运行成本降低。 1。3 石墨烯的简介

纳米材料是连接宏观与微观世界的桥梁，而石墨烯是最薄、强度最大、导电导热 性能最强的一种新型纳米材料[9]，是“新材料之王”。在二十一世纪的开始，石墨烯 已经带来了创造性的改变，在复合材料的应用中，石墨烯是理想的载体材料。

1。3。1 石墨烯的发现

关于石墨烯存在与否，科学界一直观点分歧。这是由于，准二维晶体材料本身热 力学不稳定，在室温环境下就会迅速分解，另外有序的二维晶体因长的波长起伏会受 到破坏。直到 2004 年，英国曼切斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃 肖洛夫，使用物理对折法成功由石墨制备出石墨烯，证实它可以单独存在，两人也因 此获得 2010 年诺贝尔物理学奖。

1。3。2 石墨烯的性能

由于具有碳原子组成稳固的二维六角点阵结构，具有一个单原子层或几个原子层 厚，因而石墨烯是制备超薄材料的优良原料。稳定的六边形结构也赋予了石墨烯高强 度、高韧性、不易变形性，强度可达到 130 GPa。由于具有 15000 cm2/(V·s)的高电子 迁移率，且在 10~100 k 范围内，迁移速率几乎不受温度的影响，因而使得石墨烯具文献综述

有 5000 W/m·K 的高热导率和稳定的电化学性质。 以上这些优异的性能使得石墨烯在众多领域有着不可估量的潜力，如物理、材料、

化学、电子等方面。可以通过石墨烯研究制备出更薄、导电速率更快的电子元件或超 微晶体管；优化计算机硬件，有效加速计算机运算速度；制备超级电容器电极材料， 锂离子电池电极材料等。

1。3。3 石墨烯的制备

对于石墨烯的制备，还在不断的进行完善与改进中，目前最常见的方法分为两大 类：物理方法和化学方法。物理方法[10]有：微机械波剥离法、取向附生法和表面外延 生长法。化学方法[10]主要有：氧化石墨还原法、化学气相沉淀法、电化学法和有机合 成法等。

就以上一些方法作简单介绍： 一、微机械玻剥离法：利用物理微力将石墨层剥离，方法原理简单但产率低，且

剥离后薄石墨层有突起不平整；虽然制备方法简单易行，但是难以精确控制其产物大 小，同时产量小，目前只是能够提供实验室用量，大规模生产中并不可行。

二、表面外延生长法：先除去石墨中的氧，然后在超真空环境下在 SiC 晶体表面 利用低能电子衍射外延生长石墨烯[11]。这种方法与硅的半导体技术兼容，为电子器件 发展开辟空间，但由于硅表面结构不规则，难以获得高产量，单一石墨烯层；且该方 法受制于较高的反应温度，同样不适合大规模的生产制备。

三、氧化石墨还原法：现将石墨氧化为氧化石墨烯增大间距，再物理剥离，然后 将剥离的氧化石墨烯还原为石墨烯。该方法产量大，成本低，但多为单层与多层混合 产品；

四、化学气相沉淀法：先将金属薄膜等放置于高温可分解的前驱体，通过高温退 火使石墨沉淀在基底表面，再用化学腐蚀去除金属基底即得到石墨烯。这样可得到大 面积的石墨烯，因此该技术得到广泛使用，但受基底影响所制备的石墨烯导电性有待 提高。

1。3。4 石墨烯在电化学领域中的应用