萬能的石墨烯！和金屬氧化物複合的潛在應用

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石墨烯與金屬氧化物複合材料主要是利用石墨烯大的比表面積及其可負載功能性粒子的特性，使之與金屬氧化物形成具有一定功能的複合材料，同時提高其性能。獨特的二維空間網路結構及傑出的導電性能、機械性能以及其超大的比表面積使得石墨烯成為超級電容器中的雙層電容器的理想電極材料，但石墨烯由於范德華力作用容易團聚，可利用的活性表面減少及導電率，電容量降低。為了更多地提高石墨烯基電極材料的能量密度，利用金屬氧化物與石墨烯進行複合的方法可以使納米粒子嵌入相鄰的石墨烯片層間，有效阻止石墨烯片發生堆疊從而保持高的電荷容量。相比於其他複合材料，石墨烯與金屬氧化物複合材料有著成本低、製備方法簡單等優勢，具有非常大的實際應用潛能。

——超級電容器

研究人員合成了針狀Co3O4／石墨烯複合物，在經過循環4000次充放電後，複合物容量仍能保持70％。採用六邊形單晶Ni(OH)2納米片生長於石墨烯片上的手段合成的Ni(OH)2／石墨烯複合物，用作超級電容器電極材料具有較高的比容量和功率密度，電流密度2.8Ａ／ｇ時比容量可達～1335Ｆ／ｇ，當電流密度達45.7Ａ／ｇ時，其比容量仍可保持在～953Ｆ／ｇ。

——鋰電

研究人員成功製備出一種結構形似於三維海膽的氧化銅石墨烯複合材料。這種獨特結構的材料的循環性能極佳，作為鋰離子電池負極材料能夠在65ｍＡ／ｇ的電流密度下，在充放電100個循環後，容量依然保持在600ｍＡ·ｈ／ｇ。

——感測器

研究人員利用SnO2納米線／還原石墨烯複合材料在相對濕度較大條件下（85％～95％）可同時檢測H2S和丙酮氣體。這項研究可以用來實現非接觸式診斷人體可能患有的糖尿病。還有人研究了ZnO納米棒陣列複合石墨烯材料對乙醇的感測性能。結果表明，ZnO納米棒陣列／石墨烯複合材料可作為優異的乙醇氣體感測材料。

隨著石墨烯的研究不斷深入，石墨烯與其他電學材料的複合研究成為一種趨勢。儘管在降低製造成本以及商業化方面還有一段路要走，尋找最優的金屬搭配和簡單實用的製備方法從而提高單一金屬氧化物／石墨烯複合材料的電化學性能方面還需要更多的嘗試與探索。在和多種金屬氧化物材料優異性能互補的過程中，石墨烯複合材料的潛力不斷的被發掘顯現。金屬氧化物／石墨烯複合材料作為一種新興的材料研究方向，其蘊含的巨大商業價值已經顯露，必將得到更深更全面的研究與推廣，最終在應用領域發揮重要的作用。

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