石墨烯材料功能化改性的研究进展

徐海升，郜鹏程，薛媚月，黄国强

（西安石油大学 化学化工学院，陕西 西安 710065）

石墨烯是碳原子以sp2杂化呈蜂窝状网络排列的二维新型纳米材料[1]。它和富勒烯、石墨、碳纳米管都是碳同素异形体。自问世以来，石墨烯就以它优异的电学、光学、热学和力学性能被广泛应用，特别是在储能和催化领域，被认为是最有前途的新兴材料之一[2]。石墨烯本身化学稳定性高，但片层之间存在较强的范德华力，极易团聚，这极大地限制了石墨烯的进一步应用。因此，需要对石墨烯进行功能化改性。石墨烯功能化改性是通过物理或化学手段进行修饰，以改善石墨烯的分散性并赋予新的功能，同时还能保留石墨烯的原有特性。不同改性方法赋予石墨烯特性各异，应用领域更加广阔。

本文着重阐述了几种石墨烯材料的功能化改性方法，主要有共价键改性、非共价键改性和掺杂改性等，同时介绍了功能化改性后的石墨烯材料的性能和应用情况，并指出了当前面临的一些挑战和未来的研究方向。

1 共价键改性

共价键改性是指将新的基团以共价键的形式与石墨烯结合，从而改善和增强石墨烯性能。共价键改性可分为小分子改性和聚合物改性。因为氧化石墨烯的表面含有大量的含氧基团，如羟基、羧基和环氧基，使其很容易进行共价键改性[3]。

1.1 小分子改性

小分子改性是通过其他分子与氧化石墨烯表面含氧基团发生化学反应来实现的，如磺化、氨基化、环氧开环、加成反应和重氮化反应等[4]。……