石墨烯具有独特的二维片状结构和新奇的物理、化学性质,自2004年被发现以来引起了科学工作者极大的关注,石墨烯及其衍生物成为研究热点。氧化石墨烯(简称GO),可通过剥离氧化石墨制得。GO作为石墨烯最重要的衍生物,其表面富含羟基、羧基等含氧官能团,具有优异的水溶性,为相关科学研究提供了便利。另外,通过还原GO又能方便地制备石墨烯,是低成本、大批量制备石墨烯的重要方法。目前,制备氧化石墨烯最常用的方法是改进Hummers法,即以浓硫酸为溶剂和插层剂,高锰酸钾和硝酸钠为氧化剂,将石墨粉氧化为氧化石墨,进而剥离为氧化石墨烯。该反应过程中要用到大量的高锰酸钾,若能采用绿色无污染的氧化剂替代高锰酸钾或减少其用量,对降低生产成本、减少排放、提高制备工艺的安全性都具有重要意义。鉴于此,本文开展了如下研究工作:1)、采用电磁场辅助的Hummers方法制备氧化石墨烯,发现通过降低体系温度,并引入交变电磁场能显著提高高锰酸钾的利用率,其中较低的反应体系温度可降低高锰酸钾的自分解速率,而交变电磁场对鳞片石墨的涡流加热保证了氧化反应的正常进行。使用相同量的高锰酸钾,交变电磁场的引入能提高鳞片石墨的氧化程度,其中高频电磁场具有更显著的效果。但当高锰酸钾用量较多时,比如高锰酸钾和石墨质量比为3:1时,电磁场的存在与否对最终产物的氧化程度影响甚微。2)、臭氧具有极强的氧化性,其氧化能力高于高锰酸钾,但是其在浓硫酸中溶解度较低,且随反应温度升高,溶解度降低,自分解速率加快。本论文尝试以臭氧为氧化剂,研究其在电磁场辅助下对石墨的氧化。结果表明尽管交变电磁场对石墨有明显的涡流热效应,但臭氧未将鳞片石墨氧化为氧化石墨。但是臭氧作为氧化剂可对氧化石墨烯进行二次氧化。经臭氧处理的氧化石墨烯水热还原后可作为超级电容器电极材料,其比容量有所提高。在电流密度为0.1 A/g时样品比容量可达314 F/g,在10 A/g时能保持172 F/g。3)、氧化石墨烯含有丰富的含氧官能团,在水中具有优异的分散性,可方便地制得稳定的氧化石墨烯水分散液。但其在干燥过程中,常发生片层间的重新堆叠和团聚。本论文中,分别将GO水溶液置于静电场或交变电场中进行冷冻或采用静电喷雾造粒,然后将上述样品进行冷冻干燥。发现液氮作为冷媒,不论是否与样品发生直接接触,均能诱导氧化石墨烯片卷曲成管状结构。热还原处理后样品具有不同的BET比表面积,但制作为超级电容器时电容性能变化不大。