石墨烯化学与组装技术_曲良体著_9787562860938

本书从石墨烯的发展史出发，深入浅出地介绍了石墨烯结构、特性、制备方法、化学修饰与功能化、微结构调控、组装技术，以及组装体在能量转换和储存等方面的应用，各章节之间的内容既相互关联，又有各自的侧重点，概括了科研工作者们这些年在石墨烯领域的知识沉淀。本书共6章，第1章为石墨烯物理与化学，第2章详细介绍了石墨烯的制备，第3章涉及石墨烯化学调控与功能化，第4章总结了石墨烯微结构调控，第5章介绍了石墨烯组装技术，第6章为石墨烯组装体在能量转换与存储器件中的应用。
本书可作为高等学校材料相关专业本科高年级学生、研究生的学习用书，以及教师、科技工作者和企业专业技术人员的参考书，尤其对从事石墨烯材料研究的科研人员将具有很好的指导意义。

1. “战略前沿新材料——石墨烯出版工程” “十三五”国家重点出版物出版规划项目/国家出版基金丛书由石墨烯的基本性质与表征技术、石墨烯的制备技术和计量标准、石墨烯的分类应用、石墨烯的发展现状报告、石墨烯科普知识等五大部分共22分册构成，本书为第17分册。
2. 丛书由我国石墨烯研究领域的主要开拓者及我国石墨烯发展的重要推动者、北京大学教授、北京石墨烯研究院创院院长刘忠范院士亲自策划并担任总主编。本书从石墨烯的发展史出发，深入浅出地介绍了石墨烯的结构、特性、制备方法、化学修饰与功能化、微结构调控、组装技术以及组装体在能量转换和储存等方面的应用。
3.全书采用80克雅质纸，彩色印刷，清晰直观地展现了石墨烯的结构、模拟及表征结果。
4.丛书前言摘选/刘忠范
石墨烯是碳的同素异形体大家族的又一个传奇，也是当今横跨学术界和产业界的超级明星，几乎到了家喻户晓、妇孺皆知的程度。当然，石墨烯是当之无愧的。作为由单层碳原子构成的蜂窝状二维原子晶体材料，石墨烯拥有无与伦比的特性。理论上讲，它是导电性和导热性较好的材料，也是理想的轻质高强材料。正因如此，一经问世便吸引了全球范围的关注。石墨烯有可能创造一个全新的产业，石墨烯产业将成为未来全球高科技产业竞争的高地，这一点已经成为国内外学术界和产业界的共识。
从2004年至今，已经有了近十六年的历史沉淀。无论是石墨烯的基础研究，还是石墨烯材料的产业化实践，人们都有了更多的一手材料，更有可能对石墨烯材料有一个全方位套丛书出的、科学的、理性的认识。总结历史，是为了更好地走向未来。对于新兴的石墨烯产业来说，战略前沿新材料——石墨烯出版工程的出版意义也是不言而喻的。事实上，国内外已经出版了数十部石墨烯相关书籍，其中不乏经典性著作。本丛书的定位有所不同，希望能够全面总结石墨烯相关的知识积累，反映石墨烯领域的国内外前沿研究进展，展示石墨烯新材料的产业化现状与发展前景，尤其希望能够充分体现国人对石墨烯领域的贡献。
本丛书共包括22分册，执笔作者20余位，都是石墨烯领域的重量级学者、专家，因此可以从源头上保障丛书的专业性和科学性。丛书分五大部分，囊括了从石墨烯的基本性质和表征技术，到石墨烯材料的制备方法及其在不同领域的应用，以及石墨烯产品的计量检测标准等全方位的知识总结。同时，两份产业研究报告详细阐述了世界各国的石墨烯产业发展现状和未来发展趋势。除此之外，丛书还为广大石墨烯迷们提供了一份科普读物《有问必答：石墨烯的魅力》，针对广泛征集到的石墨烯相关问题答疑解惑，去伪求真。
本丛书的内容涵盖石墨烯新材料的方方面面，每个分册也相对独立，具有很强的系统性、知识性、专业性和即时性，凝聚着各位作者的研究心得、智慧和心血，供不同需求的广大读者参考使用。希望丛书的出版对中国的石墨烯研究和中国石墨烯产业的健康发展有所助益。1. “战略前沿新材料——石墨烯出版工程” “十三五”国家重点出版物出版规划项目/国家出版基金丛书由石墨烯的基本性质与表征技术、石墨烯的制备技术和计量标准、石墨烯的分类应用、石墨烯的发展现状报告、石墨烯科普知识等五大部分共22分册构成，本书为第17分册。
2. 丛书由我国石墨烯研究领域的主要开拓者及我国石墨烯发展的重要推动者、北京大学教授、北京石墨烯研究院创院院长刘忠范院士亲自策划并担任总主编。本书从石墨烯的发展史出发，深入浅出地介绍了石墨烯的结构、特性、制备方法、化学修饰与功能化、微结构调控、组装技术以及组装体在能量转换和储存等方面的应用。
3.全书采用80克雅质纸，彩色印刷，清晰直观地展现了石墨烯的结构、模拟及表征结果。
4.丛书前言摘选/刘忠范
石墨烯是碳的同素异形体大家族的又一个传奇，也是当今横跨学术界和产业界的超级明星，几乎到了家喻户晓、妇孺皆知的程度。当然，石墨烯是当之无愧的。作为由单层碳原子构成的蜂窝状二维原子晶体材料，石墨烯拥有无与伦比的特性。理论上讲，它是导电性和导热性较好的材料，也是理想的轻质高强材料。正因如此，一经问世便吸引了全球范围的关注。石墨烯有可能创造一个全新的产业，石墨烯产业将成为未来全球高科技产业竞争的高地，这一点已经成为国内外学术界和产业界的共识。
从2004年至今，已经有了近十六年的历史沉淀。无论是石墨烯的基础研究，还是石墨烯材料的产业化实践，人们都有了更多的一手材料，更有可能对石墨烯材料有一个全方位套丛书出的、科学的、理性的认识。总结历史，是为了更好地走向未来。对于新兴的石墨烯产业来说，战略前沿新材料——石墨烯出版工程的出版意义也是不言而喻的。事实上，国内外已经出版了数十部石墨烯相关书籍，其中不乏经典性著作。本丛书的定位有所不同，希望能够全面总结石墨烯相关的知识积累，反映石墨烯领域的国内外前沿研究进展，展示石墨烯新材料的产业化现状与发展前景，尤其希望能够充分体现国人对石墨烯领域的贡献。
本丛书共包括22分册，执笔作者20余位，都是石墨烯领域的重量级学者、专家，因此可以从源头上保障丛书的专业性和科学性。丛书分五大部分，囊括了从石墨烯的基本性质和表征技术，到石墨烯材料的制备方法及其在不同领域的应用，以及石墨烯产品的计量检测标准等全方位的知识总结。同时，两份产业研究报告详细阐述了世界各国的石墨烯产业发展现状和未来发展趋势。除此之外，丛书还为广大石墨烯迷们提供了一份科普读物《有问必答：石墨烯的魅力》，针对广泛征集到的石墨烯相关问题答疑解惑，去伪求真。
本丛书的内容涵盖石墨烯新材料的方方面面，每个分册也相对独立，具有很强的系统性、知识性、专业性和即时性，凝聚着各位作者的研究心得、智慧和心血，供不同需求的广大读者参考使用。希望丛书的出版对中国的石墨烯研究和中国石墨烯产业的健康发展有所助益。

作为自然界中重要的元素之一，碳元素参与了自然界中的众多反应，同时人类的衣食住行乃至自身的繁衍生息都离不开碳元素。在材料科学领域，近年来碳材料的相关研究十分活跃，各种基于碳的纳米结构和材料层出不穷。作为碳纳米材料家族中的新成员，石墨烯自从Geim和Novoselov首次发现后就受到了全世界的广泛关注，成为时代的“新宠儿”。石墨烯作为一种由碳原子以sp2杂化形成的六角蜂巢型二维原子晶体，拥有其他材料无可比拟的独特性质。石墨烯是已知强度较高的材料之一，其理论杨氏模量达1.06 TPa，固有的拉伸强度为130 GPa。本征石墨烯在室温下的载流子迁移率高达200 000 cm2·V-1·s-1，论值为106 cm2·V-1·s-1，远超过传统硅材料。此外，石墨烯在已知碳材料中拥有高的热导率（高达5300 W·m-1·K-1）、优异的光学特性和巨大的比表面积（2630 m2·g-1），这些特征使其在柔性电子器件、纳电子器件、光子传感器、集成电路、高性能复合材料及多种能量转换和存储器件中拥有广阔的应用前景。
由于石墨烯资源丰富、基础研究实力强大和相关产业化发展迅速，中国一直是石墨烯研究和应用开发领域较为活跃的国家之一。目前，全球石墨烯专利超过半数来自中国，且中国科研工作者发表的相关学术论文数量居于世界前列。此外，在产业化方面，中国有望将石墨烯批量应用于手机触摸屏、导电浆料、防腐涂层及二次电池等领域。毫无疑问，石墨烯会走进人们的生活并带动全球新技术新产业的发展。然而，理论上的可行并不能确保石墨烯产业化一帆风顺。一方面，实验室和工业批量制备的石墨烯仍存在很多结构和特性方面的缺陷，距离各项理论值仍有较大差距；另一方面，由于成本等问题，石墨烯目前仍未有重大规模化产业应用，需要更多科研工作者加入到探索石墨烯的队伍中来。
本书从石墨烯的发展史出发，深入浅出地介绍了石墨烯的结构、特性、制备方法、化学修饰与功能化、微结构调控、组装技术以及组装体在能量转换和储存等方面的应用，各章节之间的内容既相互关联，又有各自的侧重点，概括了科研工作者们这些年在石墨烯领域的知识沉淀。此外，本书着重于介绍化学手段调控石墨烯表面化学、微观和宏观结构，详细阐述了石墨烯的化学特性、修饰方法及其形成介观-微观-宏观组装体过程中涉及的表界面相互作用、组装原理和技术，适合于石墨烯领域各个层次、阶段的研究人员学习和阅读。
感谢刘忠范院士对本书内容的指导。感谢课题组高雪、高昆、王嘉琪、梁含雪、韩雨洋、李增领、钟贵林、卢冰和邵长香等同学对本书内容的收集整理工作。
感谢华东理工大学出版社对本书出版的大力支持，无诸君，事难成。感谢国家自然科学基金中意合作项目NSFC-MAECI）51861135202）资助。
需要指出的是，尽管编者已尽较大努力，但由于石墨烯领域卷帙浩繁且日新月异，书中难免有疏漏和不足，恳请各位读者批评指正。

编者著
2019年4月于北京良乡

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