上海導電石墨烯復合材料研發(fā)

當前，石墨烯材料研究領域真正的挑戰(zhàn)是如何低成本、大批量地生產高質量的石墨烯薄層,從而進行大規(guī)模應用.石墨烯材料的制備思路可分為自上而下從石墨或碳納米管剝離得到石墨烯與自下而上地用分子合成石墨稀兩種（圖1）[23].前者以石墨稀和碳納米管為原料通過機械剝離法、液相剝離法、氧化還原法等方法將石墨片層從石墨中剝離出來，后者通過含碳化合物以化學氣相沉積和有機合成等途徑來合成石墨烯。機械剝離法直接從石墨出發(fā)，通過一定的機械力將石墨片層剝離，可以制備得到缺陷較少的石墨烯材料.Geim小組就是通過“撕膠帶”的機械剝離法***制備出了單層石墨烯.石墨烯防腐漿料 與粉料相比，漿料中的石墨烯更易于分散在基體材料中。上海導電石墨烯復合材料研發(fā)

材料的結晶無疑與材料的性能和應用息息相關65。將氧化石墨烯與結晶材料復合，進而進行材料結晶過程的定向調整，可以實現材料性能的有效提升66。例如通過差熱法研究發(fā)現，氧化石墨烯的負載量在不斷的提升的同時，聚合物類氧化石墨烯的結晶現象也得到了有效的緩解。隨著溫度的不斷降低，與原材料相比，氧化石墨烯聚合物復合材料的結晶速度變得緩慢。與此同時，材料的基本結構并沒有隨著溫度的降低而發(fā)生明顯的改變。由此可見，一些氧化石墨烯聚合物復合材料可以被應用于各種低溫環(huán)境當中，實現耐低溫材料的更加廣泛的應用。重慶石墨烯復合材料廠家報價氧化石墨烯分散液（SE3122、SE3522）。

對氧化石墨烯的化學還原早在1962年就有過文獻報道，Boehm等人發(fā)現片層氧化石墨能在堿性，水合肼，硫化氫或二價鐵離子的條件下還原成只含少量H和O的碳納米片層[49]。2007年，Ruoff等人系統(tǒng)的研究了水合肼對氧化石墨烯的還原，他們先將氧化石墨在水中進行超聲剝離得到穩(wěn)定分散的氧化石墨烯水溶液，再加入水合肼，并在80°C左右回流，發(fā)現隨著反應的進行，許多黑色固體顆粒從溶液體系中沉淀下來。說明隨著含氧基團的離去，石墨烯片層間的π-π共軛作用增強致使石墨烯在水中發(fā)生了不可逆的團聚[89]。這種團聚現象可以通過對氧化石墨烯的表面修飾得到控制，比如，Ruoff等人在氧化石墨烯水溶液中加入聚苯乙烯磺酸鈉（PSS）后再進行還原，由于PSS與石墨烯的非共價作用，抑制了石墨烯的團聚，得到了穩(wěn)定的單層石墨烯溶液[90]。隨后，各種表面活性劑[91]，共軛聚合物[92,93]，共軛小分子[94,95]等也被用來非共價修飾還原石墨烯。還原氧化石墨烯之前對之進行共價改性也能抑制石墨烯的團聚，如Ruoff等人先用異氰酸苯酯對氧化石墨烯改性，再用二甲肼還原，同樣得到穩(wěn)定的石墨烯溶液[96]。用聚合物對氧化石墨烯進行共價改性后再還原也是目前常用的制備可溶性石墨烯的方法。

由于表面富含活性含氧基團，能與一些含極性基團的聚合物產生較強的作用力，所以氧化石墨烯通常被作為一種納米填料添加到聚合物當中以增強聚合物的物理性能。Liang等人報道了用氧化石墨烯增強聚乙烯醇的研究，他們發(fā)現氧化石墨烯添加量*為0.7wt%時，聚合物的力學性能就得到了***的提高，如楊氏模量提高了76%，而比較大拉伸強度提高了62%[62]。Cai等人利用氧化石墨烯增強聚氨酯，發(fā)現當氧化石墨烯添加量為4.4wt%時，聚合物基體的楊氏模量和硬度分別增加了900%和327%[63]。Xu等人同樣制備了氧化石墨烯/聚乙烯醇復合材料，不過他們用了一種新穎的抽濾成膜的方式，在得到的復合材料薄膜中，由于真空抽濾產生的向下的吸引力，使二維的氧化石墨烯片層以有序的狀態(tài)排列于聚合物基體之中，得到―磚墻式‖結構的復合材料薄膜[64]。這種復合材料的性能變化與氧化石墨烯含量的變化成近似正比的關系，如圖1-5所示。Putz等人同樣用這種方法制備了高含量氧化石墨烯的聚乙烯醇及聚甲基丙烯酸甲酯復合材料，這種材料的楊氏模量更是可高達接近40GPa，遠遠超過了一般聚合物/無機納米復合材料所能達到的力學性能范圍[65]。石墨烯抗靜電阻燃復合材料高氧指數，以及良好的流動性與力學性能。

GO的二維納米材料屬性:納米厚度、微米級平面尺寸從而具有極高的比表面積;高氧化程度GO的非晶態(tài)特征，使其能作為良好的2D模板，應用于制備納米復合材料．2016年Huang［84］等人發(fā)明了一種自下而上的方法來制備類石墨烯二維Al2O3納米片．在這種方法中，GO被用作2D模板，硫酸鋁與氫氧化鋁的共沉淀物(BAS)首先沉積到GO片上，形成的GO-Al復合板煅燒除去GO，轉換成二維Al2O3納米片，示意圖如圖8(a)所示．GO的非晶態(tài)特征使BAS能均勻地涂布在GO片上，而BAS的緩慢穩(wěn)定的分解保證了二維形狀的完整性．所制備的γ-Al2O3納米片作為吸附劑去除水中氟離子，吸附速度快，吸附容量大，而且在催化、環(huán)境、心理科學和復合材料方面得到廣泛應用．。氧化石墨烯易于接枝改性，可與復合材料進行原位復合。上海制造石墨烯復合材料研發(fā)

應用于鋰電正負極材料，還可以應用于橡膠、塑料、樹脂、纖維等高分子復合材料領域。上海導電石墨烯復合材料研發(fā)

化學氧化還原法制備石墨烯是**有希望實現工業(yè)化宏量生產的方法之一，與其它方法相比，化學氧化還原法具有成本低廉、工藝簡單、生產設備簡易、單次產量比較大、產品層數集中（1~3層）等諸多優(yōu)點，但其石墨烯的sp2雜化完美結構很難通過還原的方式完全恢復，難以得到電、熱等方面的優(yōu)異性能[28-29].氧化石墨還原法是先用強氧化劑將石墨氧化，通過氧化反應在石墨邊緣接上一些羧基，并在石墨層間插入一些環(huán)氧基團、羥基和酮基，使石墨層間距增大，范德華力變小，環(huán)氧基團、羥基和酮基等基團的引入有利于石墨片層的剝離.氧化石墨經適當的超聲波剝離處理，得到氧化石墨烯納米片.然后再還原剝離的氧化石墨烯片，常用的還原劑有水合肼、硼氫化鈉、抗壞血酸、對苯二酚等，然而這些還原劑的毒性大，對人體和環(huán)境均易造成傷害，因此尋找無毒、無害的綠色還原劑或還原方式顯得尤為迫切.還原可以去除氧化石墨烯的大部分環(huán)氧基團、羥基、酮基，制備出還原氧化石墨烯納米片，但氧化石墨烯邊緣的羧基很難被還原.由于強氧化劑的氧化作用，氧化石墨烯雖然經過一定的還原劑還原，其晶格結構得到一定的修復，但很難完全還原到石墨六角蜂巢狀結構。上海導電石墨烯復合材料研發(fā)