东华理工大学毕业论文设计（论文） 综述
制作电路时，整个电路可在同一片石墨烯上从而解决了难以实现的集成问题。
研究显示，石墨烯有可能取代硅在微电子器件中的地位，未来的计算机芯片材料可能是石墨烯基的材料。目前，IBM，Intel等公司已相继开展石墨烯的电路元件应用探索。石墨烯远超硅100倍的卓越电子迁移率，将为未来研究生化传感器和高速计算机芯片带来持久的影响。
1.3.4石墨烯在电化学中的应用
石墨除了具有良好的电子迁移率、单原子厚的结构之外，还具有良好的生物相容性。结合石墨烯高比表面积对金属离子的富集作用和溶出伏安法高灵敏度的特性，石墨烯修饰电极被广泛应用于无机金属离子的检测。石墨烯复合材料修饰电极。利用修饰电极，结合电化学微分脉冲阳极溶出伏安法实现了对重金属子Cd2+和Pb2+的检测由于石墨烯比表面积大，减少成核时间，有利于成核。
1.3.5石墨烯在生物方面的应用
石墨烯可用于生物传感器，利用石墨烯良好的导电性能，科学工作者构建了纳米石墨烯电化学葡萄糖生物传感器，同时各类基于石墨烯修饰电极的生物传感器被广泛研究并应用于对生物质的检测。目标分析物包括谷胱甘肽NADH及葡萄糖等。石墨烯由于其优良的光电性能被广泛应用于DNA分析领域中。石墨烯在DNA检测领域的应用具体的步骤：首先为了形成基底，采用纳米金修饰表面；然后将探针DNA链结合到表面上，根据碱基互补匹配原则，使之与互补DNA链结合形成双螺旋结构；最后检测结合互补链前后荧光性能的变化，根据DNA链对石墨烯荧光的猝灭原理，得出结论。
1.4石墨烯前景 1.4.1光电材料领域
石墨烯与传统的透明光电薄膜材料相比具有优异的导电性、柔韧性和化学稳定性等特点，ITO与氧化铟锡等传统的透明光电薄膜材料与石墨烯比起来耐酸性差，易碎而且制备工艺复杂价格昂贵。由于石墨烯特殊的二维结构带来了高透光度, 以及大规模工业生产带来的低价格，石墨烯在新型光电材料领域中高歌猛进。目前功能化石墨烯研究的主要方向方向为非线性光学材料和太阳能电池两方面。石墨烯的功能化法解决了溶解和
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分散问题，非线性光学材料在引入石墨烯后带来特殊的光电性能。
1.4.2传感和探测器领域
石墨烯材料能够被完美的应用于探测和传感器领域，石墨烯拥有纳米级均匀分布的特点，同时并不会残留有金属杂质。而碳纳米管很难避免残留有金属杂质，而且做不到纳米级均匀分布。所以具有这些缺陷的碳纳米管传感和探测的效果不如石墨烯完美。
1.4.3锂原电池和锂离子电池
碳材料如酸处理石墨、无定型碳等在锂原电池中通常用来做电极。研究人员认为碳纳米管作为一种具有纳米结构的碳材料可以作为柔性电极材料。但是昂贵的价格限制了碳纳米管作为柔性电极的使用范围。为了节省成本，研究人员探索性能优良的石墨烯作为电极材料未来的发展前景。
1.4.4燃料电池
石墨烯已经被研究作为质子交换膜燃料电池的电极，尽管催化性能和稳定性不尽如人意。当前质子交换膜燃料电池的电极主要采用铂(Pt)或Pt/碳黑电催化剂材料制。但是Pt/碳黑电催化剂材料在高浓度氧、低pH值以及高电极电势等条件下，基于碳基上的Pt纳米粒会发生聚集或溶解等情况，导致Pt/碳黑电极的性能下降。
1.4.5代替硅生产电子产品
随着硅作为电子元器件的发展，人们希望找到一些替代材料，让大规模集成电路得到更深入的发展。石墨烯在众多的备选材料中最有可能作为硅的替代材料。高透光性的石墨烯具备一些优良的性质：超强导电性可以用于超高速电子器件加工领域，高强度性质可以用来制造可弯曲显示设备。科学工作者们在不断探索石墨烯代替硅在存储器、新型晶体管和其他器件中的应用。
到现在，栅长240纳米以SiC为基板的石墨烯场效应晶体管，运行速度最快的石墨烯晶体管己被IBM研制出。通过热外理SiC基板而成石墨烯膜。这种以SiC为基板的石墨烯场效应晶体管计划将被应用于高频RF元件。
如果用石墨烯制造片状存储器，研究人员称石墨烯存储单元密度可以达到闪存的两倍。同时石墨烯可以架构更加结构简单的双端存储器件。
石墨烯是已被人类发现的众多导电材料中导电性能最优秀的材料。石墨烯的超强导电性能非常适合于高频电路。高频电路在现代电子工业中占据了不可替代的核心地位，
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为了满足越来越快的宽带需求，科研人员设法在同样的时间内传输更多的信息，所以电子元件的频率随着时间的推移越来越高。但是，大规模集成电路的工作频率越高，发出的热量也越高。应为这样，不能使信息传输量达到要求。石墨烯的出现对于更高频率的发展以及在微电子领域的应用前景无比广阔，甚至可能替代硅创造出未来的超级计算机。
1.4.6催化领域
石墨烯作为纳米催化剂的载体不仅在燃料电池领域中被视为重点研究对象，而且在其他催化相关领域的研究也非常热门。功能化石墨烯催化剂拥有两种导致其比传统材料具有更高的催化活性的特性：表面原子数的比例偏高，比表面积高。
石墨烯的功能化有可能导致功能基团以共价键或非共价键使催化剂与石墨烯复合。其中的原理在于：石墨烯的功能化提供了能诱导催化剂嵌入或负载的功能团，同时解决了催化体系制备过程中的溶解性问题。
1.4.7石墨烯增强聚合物材料
石墨烯具有低廉的价格、高比表面积以及良好的机械性能、热传导性、导电性等兼具石墨和碳纳米管的卓越性能。目前碳基纳米增强体的研究主要集中在石墨和碳纳米管等方面。石墨烯被视为新的高性能纳米增强体，可以为聚合物复合材料带来多方面的性能提升，石墨烯基纳米增强体的发展前景无比广阔。
1.5研究意义
虽然单层石墨烯的发现到石墨烯功能化的研究只不过刚过去了几年的时间，但是石墨烯以及石墨烯功能化的研究和应用不断取得另人激动的成果，尤其是后者大大的扩展了石墨烯的应用范围。不断被发明出来的功能化石墨烯展现出来的独特物理化学性质，将来的研究应用前景一定会吸引无数研究者的目光。
目前，石墨烯的功能化方法处于一个初步的不完善的阶段，功能化石墨烯的应用仍在不断的探索之中。人们对于功能化石墨烯的化学结构还不太了解，对于功能化的反应机理还处在研究当中。石墨烯的功能化发展到现在为止未能充分发挥出石墨烯的优异性能，导致在相当一部分领域的应用中表现出来的性能仍不及传统材料。石墨烯功能化的方法和理论还需要进一步研究和探索。
在光电材料领域中，非共价键功能化法对石墨烯结构和性能的破坏比共价键功能化
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法要小，但采用非共价键功能化法得到的石墨烯电导率比传统光电材料和碳纳米管差了一大截。所以在光电材料这个领域中的研究方向会朝着除去功能化石墨烯上不必要的官能团方向前进。
在传感与探测领域，石墨烯功能化的研究和应用才刚刚起步。在石墨烯物理性能和化学修饰方法的研究未达到一个新的阶段的这个时候，不断的探索更多具有传感和探测功能的分子或官能团的引进和功能化方法的改进，创造更多高性能的功能化石墨烯，是传感探测领域的研究方向。
在储能材料领域内，为了调控功能化石墨烯复合体系的结构和尺寸，以得到带有纳米空穴的网络结构更有利于离子的传导扩散的石墨烯，从而研究功能化石墨烯自组装法。此类研究扩展到与其他材料的自组装复合将会带来性的收获。同时，为了诱导离子从而增强储能效率，我们也可以在石墨烯功能化过程将特定的活性基团放入石墨烯表面。
在催化领域中，作为催化剂载体的功能化石墨烯与催化剂之间的链接结构，催化活性等需要更多时间去展开研究。近年来，单层氧化石墨烯自组装和纳米微孔离子选择性通过功能化石墨烯带来了功能化石墨烯在催化领域中的新思路。以后关于功能化石墨烯基催化剂的可控分层和高活性功能化方面的研究将成为这个领域的关键。
在纳米增强体领域中，纳米级尺寸的功能化石墨烯分散在聚合物基体中。这些分散在聚合物基体中小尺寸功能化石墨烯，不但增强了复合体系的分散性降低了复合体系的粘度，而且不会增加引入自由体积的可能。功能化石墨烯纳米增强体更加适合于成型加工。通过研究大尺寸石墨烯在基体中分散问题，弄清界面调控的方法问题，将会大大提高复合材料的机械性能与电学性能上升的希望。
关于功能化石墨烯的研究充满了让人不断前进的渴望，功能化石墨烯的研究成果一个接一个的被应用在现实生活中。随着探索脚步的前进，更加简便的工艺，新的功能化石墨烯的性能将变得更加的卓越，这无疑推动着石墨烯在更广泛的领域内得到应用。随着石墨烯的优异性能和潜在价值逐渐的被人们所认知，功能化石墨烯在储氢材料、纳米器件、复合材料、量子计算机以及超灵敏传感器等领域也将会发挥越来越重要的作用。目前，石墨烯材料的研究还停留在结构和性能方面。所以为了实现功能化石墨烯的大规模生产应用，需要不断完善功能化石墨烯的制备工艺，发现新的制备方法。这也是功能化石墨烯的研究意义。
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东华理工大学毕业论文设计（论文） 实验部分
2实验部分
2.1实验材料与仪器
药品：聚二烯二甲基氯化铵溶液（PDDA）含量95％~98％，南京化学试剂有限公司；
石墨粉含量≥99.85％，粒度≤30um，国药集团化学试剂有限公司；纯净水；
仪器：行星式球磨机，两个或四个球磨罐同时工作，最大装样量：球磨罐容积的2/3以
下，进料拉度：≤10mm，出料粒度：可达0.1um，转速：公转：50-400转/分钟，自转：100-800转/分钟，定时时间：1-9999分钟，交替运行定时时间：1-999分钟，电机功率：0.4L、2L、4L、0.75kw、220V、50HZ、16L、20L 、5.5kw、380V、50HZ，型号说明：XQM-（4罐总体积）；抽滤泵：无油静音型，YH-23，排气量23L/min 真空度600mmHG -0.08MP 功率1/5HP 125w 青岛仪航；超声波细胞破碎仪,DH93-IIN频率19.5-20.5KHz，功率300W ，上海狄昊实业发展有限公司；315过滤沉降一体机；Zeta电位仪 ；扫描式电子显微镜SEM；透射电镜TEM。
2.2实验步骤
将石墨与PDDA以5:1比例混合在水中。并将其放入行星式球磨机中，以500 rpm的速度，球磨24 h，全部产物分散于1 L水。取10 mL分散液，抽滤，再加500 mL水抽滤洗涤所得产物分散于100 mL水中，细胞破碎2 h( 300 w )5000 rpm离心1 h，取上清液。
将制得的PDDA-G样品不同处理情况：未清洗（含过量PDDA ）， 已清洗未离心，已清洗5K转离心沉淀，已清洗5K转离心上清和0.25 mg/mL GO溶液分别用Zeta电位仪测量其Zeta电位，用zata电位测得的水合粒径。分析不同处理情况PDDA-G样品的zeta电位和水合粒径。
更改行星式球磨机的转速，利用扫描式电子显微镜SEM和Zeta电位仪观察各转速区间溶液中G的尺寸以及各转速区间溶液的zeta电位。
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