基于二维石墨烯的三维立体化构建及其修饰开题报告

1. 研究目的与意义

石墨烯是由碳原子以sp2杂化轨道形成的二维原子晶体，是构筑零维富勒烯、一维碳纳米管、三维体相石墨等sp2杂化碳的基本结构单元[1]，2004年由英国曼彻斯特大学科学家安德烈盖姆和康斯坦丁诺沃肖洛夫首次制得的，是目前人工制备的物质中，最薄的，也因此荣获了诺贝尔物理学奖。

石墨烯具有很多优异的性能，其光学、力学、电学性能突出，被认为是一种具有革命性的材料，因而吸引了很多化学化工等领域的全球科学家的关注。

石墨烯的发现，打破了上世纪科学家普遍认为的二维晶体的无法稳定存在，在二维体系中很难维持的理论，作为一种新型的二维纳米材料，石墨烯在航空航天、军事以及日常生活中表现出优异的应用前景。

2. 课题关键问题和重难点

石墨烯拥有非常优异的性能，同时在制备方法、塑造成型方法等也具有较大的难度。

一、制备n-石墨烯凝胶 目前制备n-石墨烯凝胶的方法有很多，本次实验选用氧化石墨烯与氨水以一定比例掺杂，获得氮掺杂石墨烯凝胶。

如果氧化石墨烯与氨水比例过高，则得到的石墨烯凝胶中含氮量较高，其活性过高；如果比例过低，则石墨烯凝胶中的含氮量太低，活性太低，其性能则会下降，故选择合适的氧化石墨烯/氨水的比例是一关键问题及难点。

3. 国内外研究现状（文献综述）

1.石墨烯概述1.1二维石墨烯石墨烯是由碳原子以sp2杂化轨道形成的二维原子晶体，是构成零维富勒烯、一维碳纳米管、三维体相石墨等sp2杂化碳的基本结构单元[1]。

石墨烯在物理、化学等方面表现出非常优异的性能，例如，导电性优异、可形成三维多孔网状空间结构、机械强度高等。

2004年英国曼彻斯特大学的两位科学家首次用简单的方法将石墨烯分离出来，打破了上世纪科学家普遍认为的二维晶体的无法稳定存在，在二维体系中很难维持，证明了二维的薄膜材料是存在的，而且是可以由人工制备的。

4. 研究方案

1.制备石墨烯采用改性Hummers法制备氧化石墨烯，将天然石墨与氧化钠进行研磨，加入浓硫酸得到石墨/硫酸钠，经过加热、酸洗、离心、干燥、透析得到氧化石墨（GO）。

2.制备N-三维石墨烯将氧化石墨溶液溶于有机溶液，通过超声处理，得到氧化石墨烯分散液，经过离心、水洗后加入到钛酸纳米线/氨水溶液中，加热反应，得到陶瓷纳米纤维/氮掺杂石墨烯凝胶，通过冷冻干燥技术，得到N-三维石墨烯。

5. 工作计划

1.第一学期的第18-21周：查阅相关文献资料，最少翻译5篇外文文献，完成开题报告的选题背景、课题难点、及文献综述；完成一篇英文文献完完整的翻译；2.第二学期的第1-4周：制定初步的实验方案，将实验所需药品、仪器准备完成；熟悉实验步骤；对实验步骤分阶段；完成部分实验；进行实验讨论，优化实验方案。

3.第二学期的第5-6周：完成剩余实验，落实上个阶段提出的改进措施；对实验步骤总结优化。

4.第二学期的第7-10周：完成所有实验；汇总整理实验数据，对实验数据拟合，与指导老师讨论实验结论。