改性氧化石墨烯研發(fā)

石墨烯是碳材料家族的新成員，它是由碳原子以sp2雜化軌道組成的只具有一個(gè)原子層厚度的單層片狀結(jié)構(gòu)材料。同碳納米管一樣，石墨烯也以其諸多優(yōu)點(diǎn)而被廣泛的應(yīng)用于儲(chǔ)能電池領(lǐng)域:(1)石墨烯具有極高的比表面積，其理論值高達(dá)2600m2/g［16］，這使得石墨烯基復(fù)合電極有著很好的電解液相容性;(2)石墨烯的電導(dǎo)率遠(yuǎn)超其他碳材料，以石墨烯為導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的復(fù)合電極材料可以發(fā)揮優(yōu)異的倍率性能;(3)石墨烯衍生物如氧化石墨烯(GO)與還原氧化石墨烯(ＲGO)上含有的大量官能團(tuán)與缺陷位可以作為多種金屬及金屬氧化物納米粒子的生長(zhǎng)位點(diǎn)。這種由石墨烯矩陣組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)可以有效的抑制納米電極材料在充放電過(guò)程中的團(tuán)聚現(xiàn)象及電極巨大的體積變化，從而增強(qiáng)電極材料的容量保持率與循環(huán)穩(wěn)定性。氧化石墨烯粉末經(jīng)分散可以呈現(xiàn)單層懸浮液狀態(tài)。改性氧化石墨烯研發(fā)

溶劑熱法是指在特制的密閉反應(yīng)器(高壓釜)中，采用有機(jī)溶劑作為反應(yīng)介質(zhì)，通過(guò)將反應(yīng)體系加熱至臨界溫度(或接近臨界溫度)，在反應(yīng)體系中自身產(chǎn)生高壓而進(jìn)行材料制備的一種有效方法。溶劑熱法解決了規(guī)?；苽涫┑膯?wèn)題，同時(shí)也帶來(lái)了電導(dǎo)率很低的負(fù)面影響。為解決由此帶來(lái)的不足，研究者將溶劑熱法和氧化還原法相結(jié)合制備出了高質(zhì)量的石墨烯。Dai等發(fā)現(xiàn)溶劑熱條件下還原氧化石墨烯制備的石墨烯薄膜電阻小于傳統(tǒng)條件下制備石墨烯。溶劑熱法因高溫高壓封閉體系下可制備高質(zhì)量石墨烯的特點(diǎn)越來(lái)越受科學(xué)家的關(guān)注。溶劑熱法和其他制備方法的結(jié)合將成為石墨烯制備的又一亮點(diǎn)。石墨烯的制備方法還有高溫還原、光照還原、外延晶體生長(zhǎng)法、微波法、電弧法、電化學(xué)法等。筆者在以上基礎(chǔ)上提出一種機(jī)械法制備納米石墨烯微片的新方法，并嘗試宏量生產(chǎn)石墨烯的研究中取得較好的成果。如何綜合運(yùn)用各種石墨烯制備方法的優(yōu)勢(shì)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，解決石墨烯的難溶解性和不穩(wěn)定性的問(wèn)題，完善結(jié)構(gòu)和電性能等是今后研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)，也為今后石墨烯的制備與合成開(kāi)辟新的道路。浙江氧化石墨烯導(dǎo)熱石墨烯環(huán)氧樹(shù)脂由石墨烯與環(huán)氧樹(shù)脂原位聚合制備得到，有效解決了石墨烯分散的難題。

氧化石墨烯成膜過(guò)程中因氧化石墨烯片層以交錯(cuò)的方式堆疊在一起，會(huì)形成納米通道，因而可作為分子篩。Li等[6和Joshi等|_6]研究發(fā)現(xiàn)氧化石墨烯膜具有一定的選擇滲透性，能使水化離子半徑小的離子及直徑小于納米通道孔徑的氣體分子通過(guò)，從而實(shí)現(xiàn)分子之間的分離。另外，氧化石墨烯膜還能吸附有機(jī)染料，可應(yīng)用于污水處理、鹽水淡化和油水分離等領(lǐng)域_6。Wang等l_7o]研究發(fā)現(xiàn)多孔納米聚丙烯腈纖維支撐基底的氧化石墨烯膜能完全過(guò)濾水中的剛果紅，且對(duì)無(wú)機(jī)鹽NaSO的阻滯率達(dá)56．7。Chen等_7將氧化石墨烯和碳納米管復(fù)合制備了還原氧化石墨烯一CNT復(fù)合濾膜，發(fā)現(xiàn)復(fù)合濾膜滲透率高達(dá)20～3OL·m·h·bar～，且對(duì)水中甲基橙阻滯率達(dá)97．3，對(duì)其他物質(zhì)的阻滯率達(dá)99％。

涂膜法是一種操作簡(jiǎn)單、效率相對(duì)較高的制備方法，常見(jiàn)的涂膜法可分為噴涂法和旋涂法兩種。３〇＾０山６［４６］等人將００懸浮液噴涂在預(yù)熱后的５１／３丨０２基材上，待溶劑完全蒸發(fā)后得到石墨烯薄膜。在噴涂過(guò)程中，可通過(guò)調(diào)節(jié)噴霧持續(xù)時(shí)間和分散液濃度來(lái)精確地控制ＧＯ片的厚度及密度，進(jìn)一步還原后所得到的石墨烯薄膜可作為Ｐ型半導(dǎo)體，并表現(xiàn)出良好的場(chǎng)效應(yīng)響應(yīng)。除了普遍使用的噴涂法之外，Ｌｉａｎ［４７］等人將電噴霧沉積法與卷對(duì)卷工藝相結(jié)合，經(jīng)過(guò)機(jī)械壓實(shí)和２２００°Ｃ高溫處理后得到***石墨烯薄膜，熱導(dǎo)率比較高可達(dá)１４３４Ｗｎｒ１Ｋ－１，并且可實(shí)現(xiàn)大面積生產(chǎn)。Ｂａｏ［４］等人將ＧＯ分散液沉積在強(qiáng)氧化劑處理過(guò)的玻璃基材表面，并使基材分別以５００ｒｐｍ、８００ｒｐｍ和１６００ｒｐｍ的速度旋轉(zhuǎn)３０ｓ，石墨烯產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于電子器件、儲(chǔ)能材料、傳感器、半導(dǎo)體、航天、復(fù)合材料以及生物醫(yī)藥等領(lǐng)域。

大規(guī)模制備高質(zhì)量的石墨烯晶體材料是所有應(yīng)用的基礎(chǔ),發(fā)展簡(jiǎn)單可控的化學(xué)制備方法是**為方便、可行的途徑,這需要化學(xué)家們長(zhǎng)期不懈的探索和努力;石墨烯的化學(xué)修飾：將石墨烯進(jìn)行化學(xué)改性、摻雜、表面官能化以及合成石墨烯的衍生物，發(fā)展出石墨烯及其相關(guān)材料(grapheneandrelatedmaterials)，來(lái)實(shí)現(xiàn)更多的功能和應(yīng)用;石墨烯的表面化學(xué):由于石墨烯晶體獨(dú)特的原子和電子結(jié)構(gòu)，氣體分子與石墨烯表面間的相互作用將表現(xiàn)出許多特有的現(xiàn)象，這將為表面化學(xué)特別是表面催化研究提供一個(gè)獨(dú)特的模型表面;同時(shí)石墨烯具有完美的兩維周期平面結(jié)構(gòu)，可以作為一個(gè)理想的催化劑載體，金屬/石墨烯體系將為表面催化研究提供一個(gè)全新的模型催化研究體系。氧化石墨是多層、未剝離的氧化石墨烯。浙江氧化石墨烯導(dǎo)熱

氧化石墨烯分散液（SE3122、SE3522）。改性氧化石墨烯研發(fā)

當(dāng)今世界面臨著嚴(yán)峻的環(huán)境與能源挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)能源如煤、石油的不斷消耗以及環(huán)境的日益惡化嚴(yán)重影響了人類的日常生活以及社會(huì)的正常發(fā)展。因而開(kāi)發(fā)更為高效與環(huán)境友好的能源設(shè)備越來(lái)越得到人們的強(qiáng)烈關(guān)注。為**的初代鋰離子二次電池以其在能量密度與操作電壓上明顯優(yōu)于傳統(tǒng)鉛酸與鎳鎘電池的優(yōu)勢(shì)，迅速應(yīng)用于便攜電子設(shè)備電池市場(chǎng)。其后，隨著具有環(huán)境友好、成本低廉、循環(huán)性能穩(wěn)定等諸多優(yōu)勢(shì)的以磷酸鐵鋰為**的正極材料的報(bào)道［6，7］，鋰離子二次電池的應(yīng)用也擴(kuò)展到混合動(dòng)力汽車與純電動(dòng)汽車領(lǐng)域。然而目前鋰離子電池電極材料還存在著諸多問(wèn)題，如較低的電子電導(dǎo)率與鋰離子遷移效率、嵌脫鋰過(guò)程中巨大的體積變化、電極材料與電解液的副反應(yīng)造成的容量損失以及活性物質(zhì)不可逆的結(jié)構(gòu)變化制約材料的循環(huán)穩(wěn)定性等。另外，由于目前常用的鋰離子電池正極材料固有的理論容量限制，實(shí)際應(yīng)用的鋰離子電池的比能量密度很難突破250Wh/kg［8］，因而難以滿足其在高比能量電池領(lǐng)域的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。在這種背景下，鋰硫電池作為一種新的電化學(xué)儲(chǔ)能體系，以其超高的理論能量密度(2600Wh/kg)以及單質(zhì)硫儲(chǔ)量豐富、環(huán)境友好的特點(diǎn)，成為高比能二次電池的研究熱點(diǎn)。改性氧化石墨烯研發(fā)