【石墨烯的制備及其應(yīng)用探究7500字（論文）】

石墨烯的制備及其應(yīng)用研究目錄引言 41石墨烯的結(jié)構(gòu)與性能 42石墨烯的制備 52.1物理方法 52.1.1機(jī)械剝離法 52.1.2石墨烯熱解 62.2化學(xué)方法 62.2.1氧化還原法 62.2.2化學(xué)氣相沉積（CVD） 62.2.3SiC外延生長法 72.3其他方法 73石墨烯的應(yīng)用 73.1生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用 73.1.1石墨烯傳感器 73.1.2石墨烯抗癌材料 83.2儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用 83.2.1石墨烯超級(jí)電容 83.2.2石墨烯鋰硫電池 84結(jié)束語 9參考文獻(xiàn) 9摘要:石墨烯作為一種革命性的材料，是一種二維六方形式的元素碳，其前景引發(fā)了對(duì)其光學(xué)、電子、熱和力學(xué)性能的一系列研究。由于石墨烯良好的物理化學(xué)性能，現(xiàn)在已經(jīng)逐漸應(yīng)用于儲(chǔ)能領(lǐng)域、電子器件領(lǐng)域、生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、水處理領(lǐng)域、催化領(lǐng)域等先進(jìn)的功能材料領(lǐng)域。但是獲取品質(zhì)良好的石墨烯是石墨烯應(yīng)用的前提。結(jié)合近幾年國內(nèi)外石墨烯的制備方法的研究現(xiàn)狀，綜述了機(jī)械剝離法、氧化還原法、氣相沉積法等其他制備石墨烯的方法。探究石墨烯在各個(gè)領(lǐng)域的最新應(yīng)用，并對(duì)其未來的發(fā)展進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞：石墨烯；制備；應(yīng)用研究22590引言隨著新時(shí)代的發(fā)展，我們研究出許多新型材料。在這些材料中，2004年由物理學(xué)家Geim等人發(fā)現(xiàn)并分離的石墨烯[1]，在人類文明中起著至關(guān)重要的作用。自2004年以來，石墨烯被認(rèn)為是科技領(lǐng)域最偉大的成就之一。石墨烯因?yàn)樵S多不同尋常的性質(zhì)，引起了科學(xué)界的廣泛關(guān)注。石墨烯[2]是一種非常薄的膜，由于其良好的物理性能和化學(xué)性能，在半導(dǎo)體，傳感器，電子芯片，生物醫(yī)療，國防軍工、新一代顯示器等領(lǐng)域帶來了革命性的技術(shù)變革。5G時(shí)代的到來，加快石墨烯電池行業(yè)的發(fā)展，目前石墨烯主要用作鋰電池負(fù)極做添加劑，提升電極材料的性能，可以有效降低內(nèi)阻，讓充電速度更快，實(shí)現(xiàn)快充，也可以延長電池的壽命。在芯片領(lǐng)域，中科院在做出了重大突破，在2020年石墨烯大會(huì)上展示了8英寸石墨烯單晶晶圓這一最新成果，它的性能以及尺寸都處于世界領(lǐng)先水平。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，石墨烯的衍生化合物被認(rèn)為可以應(yīng)用在癌癥的治療上，用作腫瘤靶向發(fā)光示蹤，也能有效抑制部分癌細(xì)胞。石墨烯屬于輕質(zhì)高強(qiáng)材料，在航空航天領(lǐng)域可用來作為隱形飛機(jī)的材料。石墨烯還可以用來做發(fā)熱、散熱材料等，這些應(yīng)用都會(huì)為人們的生活帶來較大改變。因?yàn)槭┑挠猛緩V泛，各國都在不遺余力的推動(dòng)石墨烯產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，我國也已經(jīng)把石墨烯行業(yè)作為戰(zhàn)略行業(yè)[3]。然而，工業(yè)規(guī)模的石墨烯生產(chǎn)對(duì)于這些巨大的應(yīng)用來說，很大程度上取決于石墨烯生產(chǎn)的容易程度，這在過去是一個(gè)瓶頸，幸運(yùn)的是，最近有所改善。292881石墨烯的結(jié)構(gòu)與性能石墨烯是一種由碳原子sp2雜化方式形成的蜂窩狀平面薄膜[4]，具有二維原子尺度，是六角形的碳同素異形體，而且它每個(gè)頂點(diǎn)都有一個(gè)原子，其厚度非常的薄，在一個(gè)納米以下，具有超大的比表面積和良好的韌性以及透光、導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能等性質(zhì)。石墨烯具有良好的導(dǎo)熱率。研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)孔可以使聲子通暢，從而導(dǎo)致石墨烯具有超高的熱導(dǎo)率。由于存在帶隙很低的金屬層，它可以被視為具有特殊理論背景的半金屬。石墨烯的性能完全取決于石墨烯層的層數(shù)和缺陷。例如，原始石墨烯的理論比表面積為2630m2/g，比炭黑的表面積(850-900)m2/g高得多。由于石墨烯特殊的性質(zhì)，石墨烯作為許多現(xiàn)代技術(shù)的完美材料，包括電子應(yīng)用，以及許多其他材料作為基板或模板.石墨烯的重要特性之一是其超高的導(dǎo)電性[5]，這對(duì)于下一代技術(shù)來說是非常重要的。石墨烯及其工程模擬物零帶隙，價(jià)帶和導(dǎo)通帶之間幾乎沒有重疊，為應(yīng)用和基礎(chǔ)研究開辟了巨大的可能性，這主要是由于電子表現(xiàn)為無質(zhì)量相對(duì)論粒子。近年來，世界各地的許多科學(xué)家都在同一領(lǐng)域致力于下一代2D材料的開發(fā)。研究還表明，石墨烯可以顯示出數(shù)個(gè)電荷轉(zhuǎn)運(yùn)體和長達(dá)1013cm-2遷移率為1×104cm2V-1

s-1的載流子。在室溫下，它可以根據(jù)實(shí)時(shí)應(yīng)用情況進(jìn)行調(diào)整，而且某些低溫邊界條件下這種移動(dòng)性可增2×105cm2V-1

s-1。由于石墨烯中的電荷載流子和半金屬中的載流子一樣，通常稱為無質(zhì)量的狄拉克費(fèi)米子，所以石墨烯表現(xiàn)出半整數(shù)量子霍爾效應(yīng)。石墨烯中的量子霍爾效應(yīng)是唯一的，并且表現(xiàn)出電荷、厚度和電荷載流子速度之間的特殊關(guān)系。由于石墨烯的這些特性，人們發(fā)現(xiàn)石墨烯片的電阻遠(yuǎn)小于銀的電阻，這對(duì)電子應(yīng)用非常有利。石墨烯具有良好的力學(xué)性能。石墨烯的晶體結(jié)構(gòu)是所有材料中強(qiáng)度和硬度最高的，其抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到125GPa，彈性強(qiáng)度可以達(dá)到1.1TPa。石墨烯的極限強(qiáng)度為42N/m2。理想狀態(tài)下的石墨烯強(qiáng)度非常高，大約是普通鋼強(qiáng)度的100倍，平均每平方米的石墨烯片可承受的質(zhì)量為4Kg。石墨烯具有優(yōu)異的光學(xué)性能。研究表明，每層石墨烯的反射率均小于0.1%，白光吸收率高達(dá)2.3%。因此，純石墨烯層具有高度的透明性和高度的靈敏性。石墨烯的吸光度與層數(shù)呈線性關(guān)系，因此，隨著石墨烯層數(shù)的增加，吸光度迅速增加。267462石墨烯的制備由于石墨烯的快速發(fā)展，如今最主要的問題是如何實(shí)現(xiàn)大規(guī)模批量化的制備結(jié)構(gòu)、厚度和尺寸可控制高質(zhì)量石墨烯。到現(xiàn)在為止，主要制備石墨烯的方法包括物理方法：機(jī)械剝離法、取向附生法?；瘜W(xué)方法：化學(xué)氣相沉積法（ChemicalVaporDeposition，簡稱CVD）、氧化還原法、SiC外延生長法。除此之外還有些一些其他方法。67902.1物理方法2.1.1機(jī)械剝離法機(jī)械剝離法[6]可能是在襯底上提取單層石墨烯薄片的最罕見和最杰出的工藝。這是納米技術(shù)中的一種自上向下的技術(shù)，在層狀結(jié)構(gòu)材料的表面產(chǎn)生縱向或橫向應(yīng)力。當(dāng)單原子石墨烯層在弱范德華力的作用下堆積在一起時(shí)，石墨烯薄膜就形成了。層間距離和層間鍵能分別為3.34?和2eV/nm2在機(jī)械剝落過程中，單原子層從石墨中分離需要大約300nN/μm2的外力。石墨薄片的堆積是垂直于薄片平面的部分填充的π軌道(涉及范德華力)重疊的結(jié)果。剝落與堆積相反，由于在垂直方向上鍵合較弱，晶格間距較大，而在六邊形晶格平面上鍵合較強(qiáng)。不同厚度的石墨烯薄片可以通過機(jī)械剝離石墨材料(如高度有序熱解石墨(HOPG)、單晶石墨或天然石墨)的層來獲得。這種剝落可以使用各種各樣的工具，如透明膠帶，超聲波甚至通過轉(zhuǎn)移印刷技術(shù)等。在某些研究中，為了提高單層或少數(shù)層石墨烯薄片的成功率，也可以通過環(huán)氧樹脂等常規(guī)粘合劑或SAMS與基體結(jié)合。最近的一項(xiàng)研究表明，可以用金膜從圖案化的HOPG中轉(zhuǎn)移印刷宏觀石墨烯圖案。這是迄今為止生產(chǎn)高質(zhì)量石墨烯最便宜的方法。機(jī)械剝落法獲得的石墨烯薄片通常采用光學(xué)顯微鏡、拉曼光譜和原子力顯微鏡進(jìn)行表征。對(duì)剝落的石墨烯進(jìn)行AFM分析，以評(píng)估其厚度和層數(shù)。通過機(jī)械剝落法發(fā)現(xiàn)單層片狀石墨烯純屬偶然，而且通過這種方法獲得的單層或幾層石墨烯的產(chǎn)率很低，并且片狀石墨烯會(huì)隨機(jī)擴(kuò)散到襯底上。光學(xué)顯微鏡是另一種常用的識(shí)別單層石墨烯的方法。根據(jù)厚度的不同，石墨烯薄片會(huì)在硅晶片頂部300納米厚度的熱生長SiO2層上形成典型的顏色對(duì)比。拉曼光譜還對(duì)石墨烯的機(jī)械剝落進(jìn)行了研究。這是識(shí)別石墨烯薄片厚度和估算其結(jié)晶質(zhì)量的最快速、最精確的方法。這是因?yàn)槭┑睦庾V是基于層數(shù)的特征拉曼光譜。在這種微機(jī)械剝離方法中，石墨烯是用膠帶從石墨晶體中分離出來的。從石墨上剝離后，多層石墨烯仍然留在膠帶上，通過反復(fù)剝離，多層石墨烯被分割成幾片少層石墨烯薄片。隨后，所述膠帶被附到丙酮襯底上，以便分離所述磁帶。最后用未使用的磁帶進(jìn)行最后一次剝離，獲得的薄片在尺寸和厚度上有很大差異，對(duì)于基于晶圓的單層石墨烯來說，其尺寸從納米到幾十微米不等。單層石墨烯的吸收率為2%，但由于干涉效應(yīng)，可以在光顯微鏡下SiO2/Si表面上看到它。事實(shí)上利用這種剝離方法很難獲得大量石墨烯，甚至不能穩(wěn)定制出可持續(xù)性薄片。這種方法的難度確實(shí)很低，然而石墨烯薄片需要在襯底表面找到，這是非常費(fèi)力的。通過這些機(jī)械剝離方法形成的石墨烯被用于生產(chǎn)FET器件。盡管如此，機(jī)械剝離法仍需進(jìn)一步改進(jìn)，以在納米技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模、無缺陷、高純度石墨烯的量產(chǎn)。2.1.2石墨烯熱解溶膠-熱解法[7]是自底向上合成石墨烯。在這個(gè)熱反應(yīng)中，鈉和乙醇的摩爾比為1:1，在封閉容器中，石墨烯薄片可以通過超聲波加熱乙醇鈉順利分離。用SAED、TEM、拉曼光譜等手段研究石墨烯的晶體結(jié)構(gòu)、不同的層數(shù)、石墨化性質(zhì)、帶結(jié)構(gòu)等，得到了尺寸可達(dá)10μm的石墨烯片。拉曼光譜顯示，石墨烯具有較寬的D波段、G波段和IG/ID~1.16的強(qiáng)度比。該工藝成本低，易于低溫制備高純度、功能化的石墨烯。但是該方法制出的石墨烯的質(zhì)量仍然不合適，因?yàn)樗写罅康娜毕荨?50392.2化學(xué)方法2.2.1氧化還原法氧化還原法是大量制備石墨烯的傳統(tǒng)方法之一。氧化還原法一般是根據(jù)Brodie法、Staudenmaier法、Hummers法用濃硫酸、硝酸、高錳酸鉀等強(qiáng)氧化劑將石墨氧化而合成的。另一種氧化還原生產(chǎn)石墨烯的方法是利用超聲化還原氧化石墨烯。電化學(xué)還原是另一種大規(guī)模合成石墨烯的方法。1962年，首次建立了單層還原氧化石墨烯薄片的方法。然后，氧化石墨溶液可以被聲波處理以形成氧化石墨烯納米片。然后使用聯(lián)氨還原劑去除氧基，但發(fā)現(xiàn)還原過程不完全，留下一些氧化石墨烯之所以有用，是因?yàn)樗拿恳粚佣际怯H水的，與石墨不同。氧化石墨烯通過超聲波懸浮在水中，然后通過旋轉(zhuǎn)涂層或過濾沉積在表面，制成單層或雙層氧化石墨烯。然后，通過熱還原或化學(xué)還原氧化石墨烯制成石墨烯薄膜一種簡單的一步法，即溶劑熱還原法，在有機(jī)溶劑中生成還原的氧化石墨烯分散體。2.2.2化學(xué)氣相沉積（CVD）化學(xué)氣相沉積是分子被加熱并轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)的化學(xué)反應(yīng)過程。在這種CVD工藝中，石墨烯在高溫下分解擴(kuò)散，沉積在襯底表面的薄膜、晶體、固體、液體或氣體前驅(qū)體上。CVD法沉積高質(zhì)量石墨烯通常是在各種過渡金屬襯底上進(jìn)行的，如Ni、Pd、Ru、Ir和Cu。但是石墨烯的CVD生長主要是在銅和鎳兩種金屬襯底上進(jìn)行的。鎳是第一個(gè)嘗試大面積石墨烯CVD生長的襯底。這些嘗試從2008年開始。1966年鎳于甲烷T=900°C形成薄石墨，用作電子顯微鏡的樣品支撐物。1971年，他們觀察到石墨棒中C的蒸發(fā)形成了石墨烯薄片。在1975年首次報(bào)道了用熱CVD法在Pt上沉積單層石墨材料。后來，Eizenberg和Blakely報(bào)道了Ni上石墨薄片的形成。1984年，研究人員進(jìn)行了可能是首次在金屬表面上生長CVD石墨烯的紅外實(shí)驗(yàn)，以研究在存在碳的情況下紅外的催化和熱離子特性。對(duì)石墨烯的物理和化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了精確的分析，開辟了石墨烯電子學(xué)的新領(lǐng)域。2006年，首次嘗試用化學(xué)氣相沉積法在鎳箔上合成石墨烯，使用樟腦(甾類化合物，化學(xué)式為C10H16O的白色透明固體)作為前驅(qū)體材料。2.2.3SiC外延生長法單晶碳化硅(SiC)表面的外延熱生長[8]是最受歡迎的石墨烯合成方法之一。當(dāng)在單晶襯底上沉積單晶薄膜產(chǎn)生外延薄膜時(shí)，這個(gè)過程稱為外延生長。它在單晶SiC襯底上制造高晶石墨烯。根據(jù)襯底的不同，一般有兩種外延生長工藝:同質(zhì)外延和異質(zhì)外延。當(dāng)沉積在襯底上的薄膜是同一材料時(shí)，稱為同質(zhì)外延層，如果薄膜和襯底是不同的材料，則稱為異質(zhì)外延。碳化硅最早用于圖案化外延石墨烯的電學(xué)測(cè)量。2004年研究發(fā)現(xiàn)SiC是一種寬帶隙半導(dǎo)體，因此可以使用它作為襯底進(jìn)行電氣測(cè)量。1975年，Bommel等人首次發(fā)現(xiàn)了6H–SiC表面的石墨烯的形成，在超高真空（-10~10mbar）及超高溫1000–1500°C下對(duì)兩個(gè)SiC表面進(jìn)行熱處理，從而制備出石墨烯。2004年，deHeer的小組研究出了在單晶6H-SiC的S表面上制備由1-3個(gè)單原子石墨烯層組成的超薄石墨烯，并研究了其電子性質(zhì)。石墨烯在碳化硅表面上的生長速率取決于碳化硅晶體的特定極性表面。石墨烯在C面上的形成速度比在Si面上快得多，在C面上，產(chǎn)生了更大的多層旋轉(zhuǎn)無序石墨烯疇，約（100~200nm），而在硅表面，超高壓退火產(chǎn)生了小疇，約30–100nm。Si（0001）和C（0001）在超高真空（UHV）及超高溫T（>1000°C）下退火，由于Si的蒸發(fā)而石墨化。在SiC上外延生長石墨烯被認(rèn)為是一種非常有前途的大規(guī)模生產(chǎn)和商業(yè)化石墨烯的方法。SiC上的石墨烯可產(chǎn)生高頻電子器件、發(fā)光器件和輻射硬器件。在晶圓尺度上，利用石墨烯在SiC上制備了頂級(jí)門控晶體管。高頻晶體管被發(fā)現(xiàn)具有100GHz頻率，高于同等柵極長度的最先進(jìn)Si晶體管?；诹孔踊魻栃?yīng)(QHE)，SiC上的石墨烯已被確立為一種新的電阻標(biāo)準(zhǔn)。258812.3其他方法還有其他幾種方法可以制備石墨烯，如PMMA納米纖維的電子束輻照[9]、石墨的電弧放電、多環(huán)芳烴的熱熔合和納米金剛石的轉(zhuǎn)化。石墨烯可以在氫氣氣氛下通過電弧放電法合成，具有兩到三層，薄片尺寸為100–200nm。通過快速加熱過程，空氣中的電弧放電產(chǎn)生了約100–200nm寬的石墨烯納米片，主要有兩層。高電流(100A以上)、高電壓(50V)、高氫氣壓力(200Torr以上)是獲得石墨烯的有利條件。石墨烯層的厚度很大程度上取決于初始?xì)鈮?。采用He和NH3氣氛作為電弧放電方法。在He中考慮了氣體的壓力和電流，得到了不同數(shù)量的石墨烯片。在分子束沉積技術(shù)中，采用乙烯氣源沉積在鎳襯底上，大面積、高質(zhì)量的石墨烯層的產(chǎn)生依賴于冷卻速率。152233石墨烯的應(yīng)用157693.1生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用3.1.1石墨烯傳感器傳感器是一種能夠準(zhǔn)確地感知周圍環(huán)境中可能發(fā)生的各種動(dòng)作(例如熱、運(yùn)動(dòng)、光、壓力、濕度等),并通常都是以光學(xué)、機(jī)械或者電信號(hào)為基礎(chǔ)來進(jìn)行反饋的檢測(cè)裝置。國內(nèi)的水銀溫度計(jì)就是一個(gè)日常使用的傳感器的例子。因?yàn)槭┚哂休^大的比表面積、優(yōu)良的的光學(xué)特性、超高的導(dǎo)電性、高載流子遷移率和密度、高導(dǎo)熱性等優(yōu)點(diǎn)，所以石墨烯和傳感器相組合非常合適。石墨烯的巨大的比表面積能夠增強(qiáng)不同需要的生物分子在其表面上的負(fù)載。它優(yōu)良的導(dǎo)電能力和較小的帶隙可以促進(jìn)生物分子和電極在表面間的電子相互傳導(dǎo)。由于石墨烯片中顆粒的二維、平面和相容性沉降，一個(gè)完美的傳感器可以區(qū)分其包覆狀況的微小變化。需要注意的是，片內(nèi)的每個(gè)顆粒都呈現(xiàn)出包覆性的狀況。這使得石墨烯能夠在微米級(jí)的測(cè)量中充分識(shí)別周圍環(huán)境的變化，使其高度的可感知性。石墨烯同樣可以在原子水平上區(qū)分奇異的擾動(dòng)。這些優(yōu)良的石墨烯特性非常有利于傳感器的應(yīng)用?？偟膩碚f，石墨烯可以用作不同領(lǐng)域的傳感器的一部分，例如：生物傳感器，診斷儀，場(chǎng)效應(yīng)晶體管，DNA傳感器和氣體傳感器等。3.1.2石墨烯抗癌材料一種基于石墨烯的納米載體多功能材料，在癌癥治療中的應(yīng)用，如石墨烯的表面可以使用共價(jià)或非共價(jià)鍵的抗癌藥物進(jìn)行功能化。石墨烯的疏水性表面為兩親功能團(tuán)的附著提供了一個(gè)合適的平臺(tái)，并有利于癌癥的細(xì)胞靶向治療[10]。各種抗癌藥物，如多柔比星、喜樹堿、露卡素、紫杉醇等都被功能化在石墨烯納米材料（GBNMs）上。最早的研究之一是用喜樹堿對(duì)石墨烯進(jìn)行功能化，結(jié)果表明喜樹堿在結(jié)腸癌中的抗癌活性增加了三倍。該配方確實(shí)具有化學(xué)治療的性質(zhì)，但顯示出缺乏藥物的裝載效率。另一項(xiàng)研究將透明質(zhì)酸作為氧化石墨烯的涂層材料，由此產(chǎn)生的復(fù)合物可介導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞的光熱消融。透明質(zhì)酸涂層增加了細(xì)胞相容性、穩(wěn)定性和對(duì)乳腺癌細(xì)胞的選擇性。這種復(fù)合物使乳腺癌細(xì)胞的存活率降低了80%，因此，這種涂層納米載體成為一種有前途的乳腺癌療法25073.2儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用3.2.1石墨烯超級(jí)電容超級(jí)儲(chǔ)能電容器電池[11]是一種介于傳統(tǒng)儲(chǔ)能電容器與二次儲(chǔ)能電池之間的新型電化學(xué)材料儲(chǔ)能充電裝置,它本身具有充電功率密度高、充電快、散熱效果好、高循環(huán)壽命、無化學(xué)污染、免養(yǎng)護(hù)維修等諸多優(yōu)點(diǎn),在各種各樣需要促進(jìn)能量快速轉(zhuǎn)化的儲(chǔ)能技術(shù)和新領(lǐng)域應(yīng)用中都具有很多的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。然而超級(jí)儲(chǔ)能電容器目前受到了對(duì)于電極材質(zhì)的限制,其中的能量分子密度通常會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于20wh/kg。石墨烯本身就具有超大的比表面積(2600m2/g),應(yīng)用于超級(jí)電容器的多種電極合成能大幅提高它的儲(chǔ)能離子密度,其中它的儲(chǔ)能離子密度已經(jīng)接近于普通鉛酸離子電池,它也是超級(jí)離子電容器的一種理想電極合成材料。石墨烯超級(jí)高速電容技術(shù)生產(chǎn)而出制成的電動(dòng)汽車,一次高速充電僅僅只需8分鐘,即可提供額定電力的小型新能源電動(dòng)汽車行駛1000千米。石墨烯超級(jí)電容器的能量分子密度已經(jīng)超過600wh/kg,是目前最先進(jìn)的動(dòng)力復(fù)合鋰電池5倍,電池的內(nèi)部重量僅為目前鋰離子復(fù)合電池全部重量的一半,使用壽命至少可能是目前的動(dòng)力鋰電池2倍,是目前市場(chǎng)傳統(tǒng)的氫化物電池4倍,成本將至少會(huì)比目前的鋰電池[12]成本下降77%。3.2.2石墨烯鋰硫電池自1940年以來就制造了包括鋰硫電池在內(nèi)的各種電池。鋰硫電池和其他電池相比的缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴，壽命很短。通常，在鋰硫電池中，硫作為陰極，鋰作為陽極。在鋰硫電池的放電過程中，鋰在陽極[13]被氧化并轉(zhuǎn)化為鋰離子，在陰極，硫被還原并轉(zhuǎn)化為硫離子。然后