氧化石墨烯基本原理與應(yīng)用

定　價：￥119.00

作　者：	[俄羅斯] 艾拉特· M.迪米夫（Ayrat M.Dimiev） [瑞典] 著，張強強譯
出版社：	機械工業(yè)出版社
叢編項：
標　簽：	暫缺

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ISBN：	9787111606239	出版時間：	2018-10-01	包裝：	平裝
開本：	16開	頁數(shù)：	397	字數(shù)：

內(nèi)容簡介

　　本書系統(tǒng)地介紹了氧化石墨烯自19世紀起的歷史發(fā)展沿革，不僅涵蓋了氧化石墨烯合成過程機理、結(jié)構(gòu)模型、成分組成、化學(xué)性質(zhì)、能譜表征結(jié)果以及功能化修飾等相關(guān)內(nèi)容，同時也介紹了氧化石墨烯在電子傳感器件、能源收集存儲、薄膜宏觀體、復(fù)合材料、生物醫(yī)學(xué)、化學(xué)催化以及工業(yè)化生產(chǎn)方面應(yīng)用的新研究進展。本書內(nèi)容全面詳盡，內(nèi)容深度和機理解釋客觀，是一本學(xué)習(xí)氧化石墨烯基礎(chǔ)原理與相關(guān)應(yīng)用研究的經(jīng)典著作。

作者簡介

　　本書主編 Ayrat M.Dimiev博士先進碳納米結(jié)構(gòu)實驗室，喀山聯(lián)邦大學(xué)，喀山，俄羅斯 Ayrat M.Dimiev在位于俄羅斯喀山市的喀山聯(lián)邦大學(xué)獲得物理化學(xué)專業(yè)博士學(xué)位。在喀山農(nóng)業(yè)大學(xué)任職助理教授三年后，他移居到美國教授國際高中畢業(yè)考試化學(xué)課程。在2018年，他加入萊斯大學(xué)James MTour教授課題組，在這里他開始在碳領(lǐng)域的研究。他的探究涵蓋領(lǐng)域有碳納米管剪開、碳基介電復(fù)合材料、石墨插層化合物以及氧化石墨烯化學(xué)特性等。他在相關(guān)領(lǐng)域終的貢獻是揭示了石墨插層混合物中階段轉(zhuǎn)化機理，以及發(fā)展了氧化石墨烯的動力學(xué)結(jié)構(gòu)模型。2013年，Dimiev博士接受來自AZ電子材料（現(xiàn)在是美國EMD功能材料有限公司，是德國達姆施塔特市Merck KGaA企業(yè)的業(yè)務(wù)）的個人邀請，去幫助發(fā)展他們新啟動的碳項目。在美國EMD功能材料有限公司期間，他將自己領(lǐng)域里的專長用于建立和商業(yè)化由氧化石墨烯和其他碳納米結(jié)構(gòu)組成的新產(chǎn)品。2016年5月，Dimiev博士作為喀山聯(lián)邦大學(xué)先進碳納米結(jié)構(gòu)實驗室的負責(zé)人回到他在喀山的母校。Dimiev博士在碳領(lǐng)域發(fā)表了18篇論文，引用累計超過2000次，同時他擁有5項新發(fā)明專利應(yīng)用。 Siegfried Eigler博士化學(xué)和化工學(xué)院，查爾姆斯理工大學(xué)，哥德堡，瑞典 Siegfried Eigler于2016年在Friedrich-Alexander大學(xué)Norbert Jux教授指導(dǎo)下獲得有機化學(xué)專業(yè)博士學(xué)位。隨后，他在日本DIC有限公司分部DIC-柏林股份有限公司開展工業(yè)研究。相關(guān)研究集中在導(dǎo)電高分子和新型半導(dǎo)體單體上。2009年，他開始關(guān)于氧化石墨烯合成和應(yīng)用的研究工作。兩年后，他成為Friedrich-Alexander大學(xué)講師和研究助理。在那里，他開展關(guān)于氧化石墨烯合成的深入研究，并且他通過控制合成方法實現(xiàn)了避免碳晶格缺陷。基于這個發(fā)現(xiàn)，他可以研究氧化石墨烯可控的化學(xué)特性，并且合成了幾種新的石墨烯衍生物和復(fù)合材料。目前，他的研究集中在石墨烯化學(xué)特性的先進控制上。Eigler博士已發(fā)表27篇碳研究相關(guān)的文章，并且申請濕化學(xué)合成石墨烯相關(guān)專利一項，該專利技術(shù)可以實現(xiàn)缺點密度控制。他接受了瑞典哥德堡市查爾姆斯理工大學(xué)提供的職位，在2016年開始成為副教授。本書參編 Seyed Hamed Aboutalebi 凝聚態(tài)國家重點實驗室，基礎(chǔ)科學(xué)研究所（IPM），德黑蘭，伊朗 Young Hoon Cho 能源工程學(xué)院，漢陽大學(xué)，首爾，韓國 Mohsen Moazzami Gudarzi 無機和分析化學(xué)學(xué)院，日內(nèi)瓦大學(xué)，日內(nèi)瓦，瑞士 Cary Michael Hayner 首席技術(shù)官，斯諾迪系統(tǒng)有限公司，芝加哥，伊利諾伊州，美國 Larisa Kovbasyuk 化學(xué)與藥學(xué)學(xué)院，無機化學(xué)II，F(xiàn)riedrich-Alexander大學(xué)，埃爾朗根，德國 Anton Lerf 瓦爾特-巴法力亞科學(xué)院邁斯納研究所，加爾興，德國 Sean E.Lowe 材料科學(xué)與工程學(xué)院，莫納什大學(xué)，克萊頓，澳大利亞 Andriy Mokhir 化學(xué)與藥學(xué)學(xué)院，無機化學(xué)II，F(xiàn)riedrich-Alexander大學(xué)，埃爾朗根，德國 Anton V.Naumov 物理與天文學(xué)學(xué)院，得克薩斯基督大學(xué)，沃思堡市，美國 Ho Bum Park 能源工程學(xué)院，漢陽大學(xué)，首爾，韓國 Ioannis V.Pavlidis 生物化學(xué)學(xué)院，卡塞爾大學(xué)，卡塞爾，德國 Samuele Porro 應(yīng)用科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，都靈理工大學(xué)，都靈，意大利 Ignazio Roppolo 太空人類機器人中心，意大利理工學(xué)院，都靈，意大利 Farhad Sharif 高分子工程與色彩技術(shù)學(xué)院，阿米爾卡比爾理工大學(xué)，德黑蘭，伊朗 Cristina Vallés 材料學(xué)院，曼徹斯特大學(xué)，曼徹斯特，英國 Hee Wook Yoon 能源工程學(xué)院，漢陽大學(xué)，首爾，韓國 Yu Lin Zhong 材料科學(xué)與工程學(xué)院，莫納什大學(xué)，克萊頓，澳大利亞

圖書目錄

譯者序
原書序
原書前言
本書主編
本書參編
第1部分基本原理
第1章氧化石墨烯的沿革——從起源到石墨烯熱潮2
1.1引言2
1.2氧化石墨烯制備4
1.2.1改進和簡化氧化石墨烯制備的試驗4
1.2.2石墨的過氧化6
1.2.3形成機理——首次近似7
1.3重要含氧官能團的發(fā)現(xiàn)以及相關(guān)結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展9
1.3.1石墨氧化物成分解析9
1.3.2 1930~2006年結(jié)構(gòu)模型的創(chuàng)造10
1.3.3形成機理的考慮——第二次近似14
1.4氧化石墨烯性質(zhì)16
1.4.1熱降解和它的產(chǎn)物16
1.4.2化學(xué)還原反應(yīng)17
1.4.3與酸和堿的反應(yīng)19
1.4.4“滲透膨脹”：水合作用和膠體形成19
1.4.5氧化石墨烯的酸性21
1.4.6插層和功能化反應(yīng)24
1.4.7官能團以及它們對氧化石墨烯形成和破壞的反應(yīng)與關(guān)系25
1.5總結(jié)26
參考文獻27
第2章氧化石墨烯的形成機理和化學(xué)結(jié)構(gòu)33
2.1引言33
2.2結(jié)構(gòu)的基本概念34
2.3制備方法35
2.4形成機理37
2.4.1理論研究和系統(tǒng)復(fù)雜性37
2.4.2第一步：階段1 H2SO4-GIC的形成38
2.4.3第二步：階段1 H2SO4-GIC轉(zhuǎn)化為PGO39
2.4.4 PGO結(jié)構(gòu)41
2.4.5第三步：PGO的剝離43
2.5與水接觸時PGO化學(xué)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變44
2.6化學(xué)結(jié)構(gòu)和酸性的起源46
2.6.1結(jié)構(gòu)模型和真實的結(jié)構(gòu)46
2.6.2酸性的來源和動態(tài)結(jié)構(gòu)模型52
2.7缺陷密度和含氧功能化石墨烯59
2.7.1通過Charpy-Hummers方法含氧功能化石墨烯59
2.7.2從石墨硫酸含氧功能化石墨烯63
2.8應(yīng)對兩組分結(jié)構(gòu)模型的挑戰(zhàn)66
2.9塊狀氧化石墨的結(jié)構(gòu)70
2.10總結(jié)74
參考文獻74
第3章表征技術(shù)78
3.1氧化石墨烯核磁共振譜78
3.1.1固態(tài)核磁共振譜78
3.1.2氧化石墨烯的核磁共振譜79
3.1.3討論85
3.2紅外譜86
3.3 X射線光電子能譜89
3.4拉曼譜92
3.4.1概述92
3.4.2分子的拉曼譜93
3.4.3石墨烯、GO和RGO的拉曼譜93
3.4.4石墨烯的缺陷95
3.4.5 GO 和RGO的拉曼譜98
3.4.6統(tǒng)計拉曼顯微鏡(SRM)100
3.4.7展望103
3.5顯微鏡方法103
3.5.1掃描電子顯微鏡103
3.5.2原子力顯微鏡104
3.5.3透射電子顯微鏡106
3.5.4高分辨率透射電子顯微鏡107
參考文獻110
第4章氧化石墨烯分散體的流變性112
4.1氧化石墨烯分散體的液晶特性112
4.1.1液晶和Onsager理論112
4.1.2向列相碳納米材料112
4.2 GO液晶水系分散體的流變特性114
4.2.1動態(tài)剪切特性115
4.2.2均勻剪切特性118
4.2.3結(jié)構(gòu)的恢復(fù)122
4.2.4調(diào)整GO分散體的流變性以實現(xiàn)可控制備123
4.2.5具有極大Kerr系數(shù)的電光開關(guān)125
4.3與其他體系的比較127
4.3.1與含水聚合物基質(zhì)體系比較127
4.3.2 GO和氧化碳納米管水分散體的比較：維度的作用129
4.4總結(jié)和展望130
參考文獻131
第5章氧化石墨烯的光學(xué)性質(zhì)135
5.1引言135
5.2吸收特性135
5.3拉曼散射140
5.4光致發(fā)光142
5.5氧化石墨烯的量子點153
5.6應(yīng)用154
參考文獻155
第6章氧化石墨烯的功能化與還原160
6.1引言160
6.2氧化石墨烯的結(jié)構(gòu)161
6.3氧化石墨烯的穩(wěn)定性163
6.3.1氧化石墨烯的熱穩(wěn)定性163
6.3.2氧化石墨烯在水溶液中的穩(wěn)定性及化學(xué)性質(zhì)163
6.3.3含氧功能化石墨烯的穩(wěn)定性166
6.4非共價化學(xué)反應(yīng)168
6.5共價鍵化學(xué)反應(yīng)170
6.5.1主要在平面上發(fā)生的反應(yīng)171
6.5.2平面上C-C鍵形成的認識174
6.5.3邊緣處的反應(yīng)175
6.6氧化石墨烯的還原與歧化182
6.6.1還原182
6.6.2歧化作用185
6.6.3還原方法188
6.6.4含氧功能化石墨烯的還原190
6.7與還原氧化石墨烯的反應(yīng)193
6.8氧化石墨烯可控的化學(xué)性質(zhì)195
6.8.1多分散以及功能化石墨烯的命名196
6.8.2氧化石墨烯中的硫酸酯——熱重分析197
6.8.3含氧功能化石墨烯的合成修飾197
6.9討論203
參考文獻204
第2部分應(yīng)用
第7章場效應(yīng)晶體管、傳感器與透明導(dǎo)電膜212
7.1場效應(yīng)晶體管212
7.2傳感器216
7.2.1氣體傳感器217
7.2.2濕度傳感器217
7.2.3生物傳感器220
7.3還原氧化石墨烯透明導(dǎo)電膜221
7.4基于氧化石墨烯的憶阻器224
7.4.1器件的制備225
7.4.2轉(zhuǎn)換機理226
參考文獻228
第8章能量收集及存儲235
8.1太陽電池235
8.2鋰離子電池236
8.2.1概述236
8.2.2電化學(xué)原理236
8.2.3負極應(yīng)用239
8.2.4正極應(yīng)用247
8.2.5新興應(yīng)用251
8.3超級電容器255
8.3.1概述255
8.3.2電化學(xué)基礎(chǔ)255
8.3.3純碳電極256
8.3.4贗電容特性的氧化石墨烯基復(fù)合電極263
8.4研究展望及發(fā)展機會266
參考文獻267
第9章氧化石墨烯膜應(yīng)用于分子篩271
9.1氧化石墨烯膜的出現(xiàn)：兩種方式271
9.2氧化石墨烯膜：基于結(jié)構(gòu)概述272
9.3氧化石墨烯膜應(yīng)用于分子篩274
9.4氧化石墨烯膜應(yīng)用于水凈化和海水淡化領(lǐng)域278
9.5膜的其他應(yīng)用283
9.5.1燃料電池膜283
9.5.2新一代電池的離子選擇性膜284
9.5.3脫水應(yīng)用284
9.6總結(jié)及研究展望284
參考文獻285
第10章氧化石墨烯基復(fù)合材料287
10.1引言287
10.1.1石墨與聚合物288
10.1.2氧化石墨基復(fù)合材料290
10.1.3碳納米管與石墨烯（氧化石墨烯）291
10.2將氧化石墨烯與聚合物混合的原因295
10.2.1制備高強聚合物：機械性能296
10.2.2電學(xué)性能303
10.2.3熱傳導(dǎo)性308
10.2.4阻隔性能310
10.3石墨烯與氧化石墨烯312
10.3.1尺寸效應(yīng)313
10.3.2介質(zhì)對氧化石墨烯結(jié)構(gòu)的影響313
10.3.3提純工藝316
10.3.4熱不穩(wěn)定性317
10.3.5健康問題317
10.3.6環(huán)境影響319
10.4總結(jié)320
參考文獻320
第11章氧化石墨烯毒理學(xué)研究與生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用332
11.1引言332
11.2氧化石墨烯毒理性333
11.3毒理機制334
11.3.1膜目標334
11.3.2氧化應(yīng)激335
11.3.3其他因素337
11.4氧化石墨烯生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用337
11.4.1氧化石墨烯在癌癥和細菌感染治療中的應(yīng)用337
11.4.2光熱療法337
11.4.3氧化石墨烯作為藥物載體339
11.5生物分析應(yīng)用342
致謝344
參考文獻345
第12章催化348
12.1引言348
12.2氧化石墨烯性質(zhì)348
12.3氧化活性350
12.3.1氧化石墨烯的氧化反應(yīng)350
12.3.2硫化物氧化356
12.3.3功能化材料358
12.4聚合反應(yīng)359
12.5氧還原反應(yīng)360
12.6 Friedel-Crafts和Michael加成363
12.7光催化364
12.8其他層狀碳基材料和GO復(fù)合材料的催化活性364
12.8.1未功能化碳基納米材料364
12.8.2混合催化劑和選擇性的應(yīng)用364
12.9展望368
參考文獻368
第13章工業(yè)化生產(chǎn)氧化石墨烯的挑戰(zhàn)373
13.1引言373
13.2石墨烯市場的范圍和規(guī)模373
13.3氧化石墨烯合成376
13.4氧化石墨烯生產(chǎn)中的問題377
13.4.1石墨來源377
13.4.2反應(yīng)條件379
13.4.3處理及提純382
13.4.4存儲、處理及質(zhì)量控制385
13.5現(xiàn)有成就及未來發(fā)展方向386
參考文獻387
術(shù)語391