青岛超碳新材料科技有限公司

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sp2杂化的碳原子可看作是构建碳素材料的基本单元，如石墨(2D)、纳米碳管(1D)、石墨烯(0D)等。自从2004年首次报道以来，石墨烯所呈现出的独特性质，如高的比表面积(2630m2/g)、无可比拟的机械性能(杨氏模量：~1100GPa；断裂强度：125GPa)，超乎寻常的热导率(~5000W/(m·K))，以及出色的电学性能，有望应用于纳米电子器件、复合材料、气敏传感器、太阳能电池以及药物输运等领域。近年来，石墨烯作为电化学电极材料应用于超级电容器的研究受到关注，石墨烯有望取代传统的活性碳材料在电化学领域的获得广泛应用。
石墨烯的制备工艺是实现其工业化应用的关键。目前石墨烯主要采用四种不同的方法制备：微加工剥离的方法、化学气相沉积(CVD)、外延生长和化学还原的方法。其中，化学还原方法以其工艺过程简单、制备成本低、易于实现工业化应用，而备受业内人士的关注。采用化学还原方制备石墨烯是先将氧化石墨烯在合适的溶剂(通常是水，或者一些极性有机溶剂)中剥离，随后用水合肼作为还原剂将剥离后的单层氧化石墨烯还原。但是水合肼毒性高、易爆炸，限制了其在石墨烯大规模工业化中的应用。因此，寻找新的还原剂来替代水合肼成为化学还原方法制备石墨烯的关键。
近年来，人们已尝试多种还原剂来制备石墨烯，如还原性糖类(葡萄糖)、维生素C、还原性单质(铁粉)以及硼氢化钠等。这些还原剂为石墨烯的环境友好合成提供了可能。然而，上述方法存在还原反应时间长，操作过程繁琐等难题，仍难以满足人们对石墨烯的现实需要，因此很有必要尝试新的还原剂来制备石墨烯。
以硫代氨基脲(CH5N3S)为还原剂，通过还原氧化石墨(GO)制备出了石墨烯纳米片(GNS)。所制备的GNS具有良好的结晶状态，厚度约为0.64nm，并且在水溶液中具有较好的分散性。制备GNS纳米片在3mol/LKOH电解质溶液中的比电容量为75F/g。而且以硫代氨基脲(CH5N3S)为还原剂所制备的GNS纳米片显示出了良好的电化学循环稳定性。该制备方法简单易行，所制备的石墨烯纳米片有望应用于超级电容器电极材料。