石墨烯宏观材料及应用

　　本书从简要介绍石墨烯的性质与制备开始，进而详述石墨烯宏观组装的概念、原理及方法。本书以宏观组装材料的维度分类，综述了石墨烯纤维、石墨烯膜及石墨烯三维组装体的研究历程与进展，并进一步分析其结构与性能的基本关系。本书同时着力于石墨烯宏观组装材料的应用，从力学、热学、储能、环境净化、光热与光电、电磁屏蔽与吸波、催化等方面展开论述，逐步形成石墨烯宏观组装材料应用的索引地图。 本书适用于从事石墨烯宏观组装材料领域研究工作的工程技术人员，以及科研院所和大中专高校相关专业的学生和科研人员。

　　高超，工学博士，浙江大学求是特聘教授，博士生导师。主要从事石墨烯化学与组装等方面的研究。在Science， Sci. Adv.，Nat. Commun.，Adv. Mater.，Acc. Chem. Res.等期刊发表SCI收录文章230余篇，他引16000余次。获批基金委重大项目、重点项目，承担军科委、装发等多家单位的重要科研项目。编著《石墨烯宏观材料及应用》专著1本，共同主编Wiley出版的英文专著1本。授权中国发明专利近百项，授权美国专利1项，日本专利3项，欧洲专利1项，俄罗斯专利1项，完成78项中国发明专利权转让。担任Advanced Fiber Materials、 Carbon Energy、Nano-Micro Lett.、《中国科学：化学》、《功能高分子学报》等期刊编委。获得“钱宝钧纤维奖 青年学者”、“Gold Kangaroo World Innovation Award”、“第十二届浙江省青年科技奖”、“浙江大学十大学术进展”等荣誉。

绪论 石墨烯的诗与远方
1章 石墨烯概述
1.1 石墨烯的结构与性能
1.1.1 石墨烯的结构
1.1.2石墨烯的力学性能
1.1.3石墨烯的电学性能
1.1.4石墨烯的光学性能
1.1.5石墨烯的热学性能
1.1.6石墨烯的其他性能
1.2 石墨烯的制备
1.2.1机械剥离法
1.2.2电化学剥离法
1.2.3超声辅助溶液剥离法
1.2.4外延生长法
1.2.5化学气相沉积法
1.2.6氧化还原法
1.3 氧化石墨烯的结构和性能
1.3.1氧化石墨烯的结构
1.3.2氧化石墨烯的性能
1.4 氧化石墨烯的制备与还原
1.4.1氧化石墨烯的制备
1.4.2氧化石墨烯的还原
参考文献

第2章 石墨烯宏观组装概述
2.1 宏观组装概念
2.2 宏观组装原理及方法
2.3 石墨烯宏观组装体概述
参考文献

第3章 石墨烯纤维
3.1 石墨烯纤维概述
3.2 石墨烯纤维的制备方法
3.2.1 液晶湿法纺丝
3.2.2 其他制备方法
3.2.3 石墨烯纤维制备方法的发展趋势
3.3 石墨烯纤维的高性能化与功能化
3.3.1 高强度石墨烯纤维
3.3.2 高导电石墨烯纤维
3.3.3 高导热石墨烯纤维
3.4 石墨烯纤维的多功能化应用
3.4.1 纤维状超级电容器
3.4.2 纤维状电池
3.4.3 智能驱动器
3.4.4 多功能织物
3.5 石墨烯复合纤维
3.5.1 高分子-石墨烯纤维
3.5.2 金属-石墨烯纤维
3.5.3 无机非金属-石墨烯纤维
参考文献

第4章 石墨烯膜
4.1 石墨烯膜的制备方法
4.1.1 抽滤诱导自组装法
4.1.2 刮涂法
4.1.3 纺膜法
4.1.4 喷涂法
4.1.5 其他方法
4.2 石墨烯膜的结构与性能调控
4.2.1 边缘缺陷优化
4.2.2内部结构缺陷优化
4.2.3 压力对石墨烯膜结构的调控
4.3二维石墨烯膜的应用
4.3.1 结构材料
4.3.2 储能材料
4.3.3 导热散热材料
4.3.4 透明电极
4.3.5 吸波和电磁屏蔽
4.3.6 分离膜材料
4.3.7 催化膜材料
4.4 总结
参考文献


第5章 石墨烯宏观三维材料
5.1 石墨烯气凝胶
5.1.1 干法组装
5.1.2 湿法组装
5.1.3应用
5.2 石墨烯水凝胶
5.3 石墨烯块体材料
参考文献

第6章 石墨烯宏观材料力学性能及应用
6.1力学结构材料
6.1.1石墨烯基力学结构材料
6.1.2石墨烯结构增强复合材料
6.2弹性材料
6.2.1引入熵弹性
6.2.2构筑微结构
6.3 总结
参考文献

第7章 石墨烯宏观材料的导热性能
7.1石墨烯宏观材料的结构与导热性能的关系
7.2石墨烯导热的影响因素
7.2.1尺寸依赖性
7.2.2缺陷依赖性
7.2.3 取向依赖性
7.2.4温度依赖性
7.2.5界面依赖性
7.2.6层数依赖性
7.27应力依赖性
7.3 石墨烯宏观材料的热导率
7.3.1 石墨烯纤维
7.3.2 石墨烯膜
7.3.3 石墨烯气凝胶
参考文献

第8章 石墨烯宏观材料在电池领域的应用
8.1石墨烯在锂离子电池中的应用
8.1.1锂离子电池简介
8.1.2锂离子电池负极材料
8.1.3 石墨烯用作负极活性物质
8.1.4 石墨烯基负极复合材料
8.1.5石墨烯在锂离子电池正极中的应用
8.1.6石墨烯在锂离子电池负极中的应用
8.1.7石墨烯在锂离子电池其他部分的应用
8.2石墨烯在锂硫电池中的应用
8.2.1锂硫电池的机理
8.2.2锂硫电池的发展历程
8.2.3锂硫电池的研究进展
8.2.4传统碳材料与硫复合
8.2.5硫-石墨烯复合材料
8.3铝离子电池
8.3.1铝离子电池的发展
8.3.2水系铝离子电池
8.3.3水系铝-空气电池
8.3.4非水系铝离子电池中的离子液体
8.3.5铝-石墨烯电池
8.3.6铝-硫电池
参考文献

第9章 石墨烯宏观材料在超级电容器领域的应用
9.1 超级电容器简介
9.2 用于超级电容器的石墨烯结构特征
9.2.1 石墨烯层间距的影响与控制
9.2.2 石墨烯的边缘与缺陷
9.3 一维石墨烯基电极材料
9.4 二维石墨烯基电极材料
9.5 三维石墨烯基电极材料
9.6 石墨烯基超级电容器的发展趋势
参考文献

10章 石墨烯宏观材料在环境净化领域的应用
10.1 石墨烯分离膜材料
10.1.1 单层完美石墨烯膜
10.1.2 单层多孔石墨烯膜
10.1.3 多层石墨烯膜
10.1.4 石墨烯分离膜的总结与展望
10.2 石墨烯吸附材料
10.2.1 有机染料的吸附
10.2.2 油性有机液体的吸附
10.2.3 重金属离子的吸附
10.2.4 空气污染物的吸附
参考文献

11章 石墨烯宏观材料在光热及光电领域的应用
11.1 光热海水淡化
11.1.1 石墨烯材料
11.1.2 石墨烯基复合材料
11.2 光电探测
11.2.1 石墨烯基光电探测器设计
11.2.2 石墨烯官能化
11.2.3 石墨烯杂化材料
11.3 太阳能电池
11.3.1 石墨烯电极
11.3.2 石墨烯对电极
11.3.3 石墨烯电子/空穴传输层
11.3.4 石墨烯肖特基结
参考文献

12章 石墨烯宏观材料的其他应用
12.1 石墨烯电磁屏蔽与吸波
12.1.1电磁屏蔽及吸波机理
12.1.2石墨烯电磁屏蔽及吸波材料
12.2石墨烯基催化化学
12.2.1 石墨烯催化
12.2.2 氧化石墨烯催化
12.2.3 还原氧化石墨烯催化
12.2.4 掺杂石墨烯催化
12.2.5 功能化氧化石墨烯催化
参考文献
索引
跋 石墨烯与创新赋