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&&& 针对石油资源日趋短缺和尾气污染越来越严重等问题，人们卓有成效地研究开发了混合动力、燃料电池和化学电池等替代内燃机的新型能源产品。但到目前为止，这类产品一直存在系统复杂、温度特性差、使用寿命短以及造价高昂等缺点。超级电容器是一种介于普通电容器和化学电池之间的储能器件，具有功率密度高、能量密度高、循环寿命长、可快速充放电、可瞬时大电流放电和对环境无污染等优异特性。超级电容器具有比传统的化学电池更加广泛的用途，例如，用作起重装置的电力平衡电源，可提供超大电流的电力；用作车辆启动电源，启动效率和可靠性都比传统的蓄电池高，可以部分或全部代替传统蓄电池；用作车辆的牵引能源可以生产电动汽车、代替传统的内燃机以及改造现有的无轨电车；用在军事上可保证坦克车和装甲车等战车的顺利启动(尤其是在寒冷的冬季)、作为激光武器的脉冲能源。因此，超级电容器的研究与开发己成为世界新型能源产品研究与开发的热点之一。
&&& 决定超级电容器性能的关键因素之一是电极材料。在目前所使用的电极材料中碳质材料具有比表面积高、导电性良好、在电解液中化学稳定性好且价格低廉的优点，多年来一直是科学界研究的热点。由于石墨烯独特的二维结构和出色固有的物理化学特性，诸如很好的化学稳定性、异常高的导电性和大的理论比表面积等，石墨烯基材料可广泛应用于超级电容器、晶体管、氢气存储、催化剂和光电学等领域，因而石墨烯将是理想的超级电容器电极材料。但由于范德华力的存在，导致石墨烯易团聚，从而降低了石墨烯的比表面积和比容量。因而需要对其进行改进，例如引入金属氧化物形成复合材料，从而改善石墨烯的分散性等以弥补石墨烯存在的问题。
氧化锌是一种性能优良的半导体材料，原料价廉，来源广泛，环境友好。纳米氧化锌易生长在各种基底上，且其颗粒尺寸易控制，具有赝电性，但氧化锌作为电极材料时表现出多次充放电后体积膨胀、循环次数低等缺点，而石墨烯正好可以改善氧化锌的不足。石墨烯和氧化锌两者相当契合，但目前这种复合材料的制备还存在一些问题。因而如何轻易便捷地制备氧化锌／石墨烯复合材料逐渐成为热点研究课题之一。笔者在查阅相关文献的基础上，对近年来纳米氧化锌／石墨烯超级电容器材料的制备、结构、性能和用途等方面的研究成果进行了概述。
1 化学气相沉积法制备纳米氧化锌／石墨烯超级电容器材料的研究进展
1．1 制备原理
化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，简称 CVD)是指反应物质在气态条件下发生化学反应，生成固态物质沉积在加热的固态基体表面，进而制得固体材料的工艺技术。化学气相沉积法是传统的制备薄膜的技术，其原理是利用气态的先驱反应物，通过原子、分子间化学反应，使得气态前驱体中的某些成分分解，而在基体上形成薄膜。化学气相沉积法适用于生长薄膜石墨烯，因此，使用CVD方法生长的纳米氧化锌／石墨烯材料一般为薄膜材料。其中根据衬底的材质不同分为刚性材料和柔性材料两种。
1．2 制备工艺
&&& 化学气相沉积法制备薄膜氧化锌／石墨烯复合材料的工艺为：首先在基片上生长一层石墨烯薄膜，然后刻蚀基底从而得到石墨烯薄膜，再将薄膜转移到PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯，俗称有机玻璃)卜，随后根据所需选择衬底材质将石墨烯薄膜再次进行转移，最后进行纳米氧化锌棒的生长，制得纳米氧化锌／石墨烯复合材料。鉴于日前此种薄膜材料研究尚且不够成熟，在此只介绍几种前人研究常用的材料合成方法。
Lee等在结合石墨烯薄膜CVD生长的工艺基础上制备了纳米氧化锌／石墨烯复合材料(工艺如图 l所示)。其具体的工艺条件为：先在CVD炉子中放入长有一层镍的Si02衬底，通入氢气和氩气，并将温度调至1 000 ℃，然后通入甲烷并保温10 min，最后以10 &℃／s的降温速度冷却至室温，从而得到石墨烯薄膜。对长有石墨烯的SiO2衬底进行刻蚀后将石墨烯薄膜转移到PMMA上，然后根据所需要制作的器件需求选择合适的新衬底，将石墨烯薄膜转移到涂有氧化锌利，晶的新衬底上，最后进行氧化锌的生长，从而制得纳米氧化锌／石墨烯复合材料。
Park等在抽真空的CVD反应器中放入铜箔，然后升温至l 000 ℃，按一定比例通入氢气和甲烷气体以生长出石墨烯层，30 &min后以45 &℃／min的速率降至室温，然后将石墨烯层转移至PMMA 上并在500 ℃下退火2 h，接着在基片上生长一层纳米氧化锌晶种后旋涂一层高分子界面，并在175℃下退火10 min，最后再浸入硝酸锌溶液中进行纳米线生长，最后冲洗退火，制得复合材料。
化学气相沉积法的优点是合成所需时问相对较短，材料合成质地较均匀且材料便于直接运用于器件，运用前景较为广阔；其缺点是成本较高，转移过程中材料易损坏，产量低，制作难度较大。因此，化学气相沉积法还有很多地方需要优化和改进。
2 化学还原法制备纳米氧化锌／石墨烯超级电容器材料的研究进展
2．1 制备原理
化学还原法是反应物经历氧化还原反应，打破起始物固有的结构，伴随化学键的断裂与生成，进而达到不同反应物间相互结合的目的的方法。因而化学还原法所制备的材料一般为粉体。
2．2 制备工艺
&&& 化学还原法制备纳米氧化锌／石墨烯复合材料的工艺流程为：先制备氧化石墨烯(GO)，然后将氧化石墨烯和纳米氧化锌或氢氧化锌进行复合，最后进行石墨烯的还原。鉴于目前单纯使用化学还原法制备纳米氧化锌／石墨烯复合材料在超级电容器方面应用较少，因此在此只介绍其几种常见的合成工艺。
&&& Zhang等采用两步法合成了纳米氧化锌／石墨烯复合材料。步骤如下：先制备无水醋酸锌-乙二醇的前驱体，采用Hu
mmer法制备GO2然后将无水醋酸锌．乙二醇前驱体和GO一同加入乙醇溶剂中搅拌并转移至反应釜中于150 ℃保温8 &h，从而使得 GO还原和氧化锌复合，最后离心干燥，从而制得纳米氧化锌／石墨烯复合材料。
&&& Marlinda等先采用Hummer法制备了GO2然后将GO配置成一定浓度的水溶液，进行超声处理，再将乙酸锌、氢氧化钠和氨水按照一定比例混合配置成溶液，将配置好的溶液逐滴加至GO溶液中，接着在一定温度下水浴搅拌，后转移至水热反应釜中于180 ℃保温24 h，合成了特殊形貌的氧化锌纳米棒／石墨烯复合材料。
Saravanakumar等在低温环境下合成了纳米氧化锌／石墨烯复合材料：先制备GO2然后将GO配置为一定比例的溶液，将溶液进行30 &min超声处理，然后向溶液中加入氢氧化钾和硝酸锌，搅拌使其充分溶解，调节溶液pH值至11，继续将溶液搅拌30 &min后转移至密封烧瓶中，然后在一定温度下保温10 h，最后将所得产物进行离心、洗涤和干燥，从而得到纳米氧化锌／石墨烯复合材料。
化学还原法适合制备纳米氧化锌／石墨烯的优点是成本较低，合成方法对设备要求低，合成方法相对安全，产量较高；不足之处是材料的形貌难以均一稳定，且合成周期相对较长。
3 其他方法制备纳米氧化锌／石墨烯超级电容器材料的研究进展
&Alvera等采用紫外还原的方法制备了纳米氧化锌／石墨烯复合材料：先在玻璃基板上旋涂一层 Hummer法制备的GO，然后紫外线照射3 h，接着在400 &℃下保温0．5 h，再旋涂纳米氧化锌种晶层并在300 ℃下保温10 min，最后将基板放入水热反应釜中在80 ℃下水浴保温120 min。这种方法采用紫外线对GO进行还原，从而使得反应时间大大缩短，但成本略高。&
&&&& Kim等采用电子束光刻技术合成了纳米氧化锌／石墨烯复合材料。其纳米氧化锌生长在石墨烯上，且纳米氧化锌的生长位置及形貌可控：先将由机械剥离的石墨烯转移到长有300 nm的二氧化硅的硅片衬底上，然后在1．33 Pa、30 mA条件下按照所需图案进行10 s氧等离子体刻蚀，最后在40 Pa、600 ℃的条件下以二乙基锌为锌源进行CVD生长，从而制得纳米氧化锌／石墨烯复合材料。该方法未使用任何的金属催化剂，纳米氧化锌的纳米结构具有很高的结晶性和光学性质，通过控制不同条件，多种规则纳米结构可以构筑在石墨烯表面上，有利于进一步在石墨烯表面上构筑更为复杂的三维结构和器件。这种方法可以精确地控制材料的生长位置，但由于对实验环境要求较高和成本昂贵等因素，目前为止只适用于学术研究。
&&& Lu等采用微波辅助的方法先将硫酸锌加入到一定比例的GO溶液中超声0．5 h，然后加入氢氧化钠调节pH值至9，形成棕黑色悬浊液，再把所得悬浊液放入自动聚焦的微波合成系统中于150℃保温0．5 h，使得悬浊液变为纯黑色，最后离心干燥，从而得到纳米氧化锌／石墨烯复合材料。采用丝网印刷法将制得的复合材料制成电容器，测得其比容量为146 F／g。微波辅助法所制备的纳米氧化锌／石墨烯复合材料虽然成本较低，制成超级电容器后所测得的比容量相对较高，但相比于氧化钌等贵金属氧化物所制备的超级电容器的比容量差距还很大，和氧化锰、氧化铁、四氧化三钴、五氧化二钒及氧化镍等贱金属氧化物所制备的超级电容器的比容量也还有一定的差距。
&&& Chen采用共沉淀法两步合成了比容量高达308 &F／g的纳米氧化锌／石墨烯复合材料：先用 Hummer法制备GO，然后将一定浓度的GO溶液超声处理后加入到一定浓度的硝酸锌溶液中搅拌30 &min，然后加入氢氧化钾调节pH值，陈化12 h后将所得沉淀水洗干燥得到前驱体，最后将前驱体存马弗炉中于200℃煅烧5 h得最终产物。这种方法成本较低且比前几种方法的产率高，实验方法和所需要的条件较为简单且所得产物的比容量也有了较大提升，但是离替代氧化钌等贵金属氧化物和四氧化三钴等贱金属氧化物还是有一定的距离。
Guo等先在PET(聚对苯二甲酸类塑料)基片上转移一层用CVD制备的石墨烯，然后旋涂一层还原氧化石墨烯(RGO)，再水热生长一层氧化锌纳米棒，最后再旋涂一层RGO，从而制成了比容量最高为70．7 F／g的三明治式纳米氧化锌／石墨烯超级电容器(工艺如图2所示)。
&&& Huang等首先在PET上制作集电极，然后旋涂一层制备好的RGO，再在RGO上涂一层氧化锌种晶后进行水热生长，形成氧化锌纳米棒，最后在氧化锌纳米棒上再旋涂一层RGO，制备出了石墨烯．氧化锌纳米棒-石墨烯柔性超级电容器：其比容量为96．1 &F／g。这种柔性超级电容器可以进行一定程度的扭曲而不影响其性能，体积小且整合性强，从而极大地提高了电容器的运用领域，如，触摸屏等，但比容量低且成本较高。
&&& Dong等利用泡沫镍，在l 000 &℃下通入乙醇蒸气，使得泡沫镍上生长出三维石墨烯，然后刻蚀掉泡沫镍从而得到三维石墨烯，然后加入氯化锌和氨水进行120℃水浴，最终得到纳米氧化锌／石墨烯复合材料，制成超级电容器后测得比容量高达400 &F／g。这种方法通过改变石墨烯的空间结构，大大提高了复合材料的储能性能，也为超级电容器材料的发展开辟了一个新的途径。
&&& Liu等采用一锅煮的方法在常温环境下制备了比容量为192 F／g的纳米氧化锌／5墨烯超级电容器材料：将锌粉缓缓加入按一定比例配置的GO和氢氧化钾混合溶液中，一定时间后过滤干燥即可。这种方法能耗低，反应时间较短，在引入锌源的同时又对GO进行了还原，反应的副产物较少。在笔者看来，如果能再适当地提高比容量和能量密度，这种方法将最有可能实现工业化生产，但是产品的形貌不能够完全控制，分散性也还有待进一步优化。
Zhang等在制备氢氧化镍／石墨烯复合材料时采用的电泳沉积法也有希望应用于纳米氧化锌／石墨烯复合材料的制备：先采用Hummer法制备GO，然后按照一定比例配置GO和硝酸镍的电解液并超声处理2 h，然后将处理过的两块铂电极分别作为电解池的正负极，在一定的电压对配置的电解液进行电解，最后将电极上所得粉末取出后在80 ℃下干燥12 &h从而制得纳米氧化锌／石墨烯复合材料。这种方法工艺简单，实验条件要求较低，何双虎采用电沉积法制备了纳米氧化锌，笔者认为这种方法也可以用来制备纳米氧化锌／石墨烯复合材料。
4 纳米氧化锌／石墨烯超级电容器材料存在的主要问题及研究趋势
4．1 存在的主要问题
&&& 纳米氧化锌／石墨烯复合材料在循环稳定性及比容量方面相对于其他贱金属氧化物显示出了明显的优势，但是还存在如下的主要问题：
&&& (1) 比容量和功率密度过小的问题。目前虽然将氧化锌的尺寸纳米化，然后和石墨烯采用一定的方法进行复合，所制得的超级电容器比容量或功率密度得到提升，但是离替代氧化钌等贵金属氧化物作为超级电容器的材料还有一定的距离。因此，在纳米氧化锌／石墨烯复合材料设计时还需要想办法来提高比容量和功率密度。
&&& (2) 循环稳定性问题。目前，赝电容材料在多次充放电过后结构多多少少都会发生坍塌，虽然相对来说纳米氧化锌／石墨烯复合材料循环性能较好，但是1 000次充放电过后性能还是会有一定程度的衰减。因此，在纳米氧化锌／石墨烯复合材料设计时还需要添加一些辅助材料来提高其循环稳定性以延长其使用寿命。
&&& (3) 成本问题。目前，虽然相对于前人的成果来说，合成方法和合成原料的选取已经进行了极大的优化，成本也逐步降低，但是目前的方法和成本离大规模生产和民众的消费能力还有待进一步的改进。因此，在纳米氧化锌／石墨烯复合材料设计时还需进一步简化实验条件，提高产率，降低成本。
(4) 大功率充放电问题。目前，虽然在电流较小的时候纳米氧化锌／石墨烯材料在充放电过程中表现出的循环稳定性相比于传统的电池之类的储能材料要好得多，但是采用较大电流进行循环充放电时其循环稳定性有所下降，若想完全取代传统储能材料，还需进一步加强研究。因此，在纳米氧化锌／石墨烯复合材料设计时还需要提高大功率充放电时的稳定性。
4．2 研究趋势
基于纳米氧化锌／石墨烯存在的上述问题，可以通过增大纳米氧化锌／石墨烯复合材料的的比表面积来提高其比容量和功率密度，例如改变纳米氧化锌的形貌和将二维的石墨烯转变为三维石墨烯等。针对循环稳定性问题，可适当掺杂一些辅助材料或者选择更加合适的电解液以提高其循环性能。至于成本问题，要么对现有的方法在合成工艺和原料上继续进行优化处理，要么换用其他新方法进而提高其产率和减少成本。针对多次大功率充放电后储能材料的比容量和能量密度衰减的问题，国内外尚未从理论上取得实质性的进展和有效的改进措施，目前的研究主流是再加入新的复合材料形成多元材料。
&&& 综上所述，纳米氧化锌／石墨烯复合材料已经展现出了优良储能性能、快速充放电和循环稳定的特性，应用前景非常广阔，但是国内外对这种材料的研究还尚未成熟，若要真正地实现大规模合成和产业化生产仍然面临许多挑战，例如复合材料的制备成本、周期及合成难度等。随着研究的深入，纳米氧化锌／石墨烯复合材料的性能和合成工艺将会逐步提升，从而为纳米氧化锌／石墨烯的实际运用奠定基础，这对减少环境污染和提高能源利用率具有十分重要的作用和意义。石墨烯的合成与应用_图文_百度文库
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自己用hummer法制备了氧化石墨烯，请问做什么表征可以知道氧化石墨烯的纯度
如题，请教各位大神回答。做了XRD，不知道怎么样，请各位看看，多谢指点。
QQ图片50.png
氧化不完全？或者分离不够？
高锰酸钾加12g
35℃2h后，接着加去离子水，再
都有可能吧
好的，多谢
请问高锰酸钾是用什么持续加的呢？还有更均匀是什么意思？
石墨的峰应该在26°左右啊，我这个在44°左右。
你试验方法中&&氧化不充分。生成得到氧化石墨烯，可能含多层的比较多。至于检测，可以试试TEM& &AFM来表征。XPS好像也可以测定石墨烯的层数
低温没反应好吗？
加高锰酸钾，双氧水和水时一定要慢！！！！
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