官能化氧化石墨烯粉體

石墨是由大量碳原子組成的六角環(huán)形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的多層疊合體，因?qū)訂?wèn)結(jié)合能只有5．4kJ／tool，故在一定的外力作用下易被剝離，而剝離出的石墨單層結(jié)構(gòu)即為石墨烯。20世紀(jì)3O年代，Landau和Peierls等ll提出二維晶體是熱力學(xué)不穩(wěn)定的，在常溫常壓下易分解。因此，傳統(tǒng)理論認(rèn)為石墨烯只是一個(gè)理論結(jié)構(gòu)，實(shí)際中無(wú)法單獨(dú)存在。直到2004年，英國(guó)科學(xué)家Geim等打破了“二維晶體無(wú)法在非***零度穩(wěn)定存在”的認(rèn)知，采用微機(jī)械剝離法在高定向熱解石墨(HoPG)上反復(fù)剝離，**終成功制備并觀察到單層石墨烯。氧化石墨烯材料可以用于聚合物復(fù)合材料的原位聚合。官能化氧化石墨烯粉體

根據(jù)組裝方式的不同．石墨烯能形成一維纖維結(jié)構(gòu)、二維平面結(jié)構(gòu)和三維體結(jié)構(gòu)的石墨烯宏觀體。纖維結(jié)構(gòu)的石墨烯宏觀體在可穿戴電子設(shè)備上具有廣闊的應(yīng)用前景，而二維和三維結(jié)構(gòu)的石墨烯宏觀體在超級(jí)電容器以及環(huán)境水處理方面表現(xiàn)出較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。石墨烯纖維作為典型的一維結(jié)構(gòu)的石墨烯宏觀體，是一種具有大長(zhǎng)徑比的宏觀石攫烯材料。2011年Xu等***合成石墨烯纖維，且發(fā)現(xiàn)石墨烯纖維強(qiáng)度高、韌性好、可編織，可作為柔性電池的關(guān)鍵材料。時(shí)隔兩年．空心石墨烯纖維誕生，其直徑為數(shù)十至數(shù)百微米?？招氖├w維具有內(nèi)壁和外表面．相對(duì)于石墨烯纖維其比表面積增大，具有良好的催化、分離和敏感特性“。石墨烯膜或石墨烯紙作為二維平面結(jié)構(gòu)石墨烯宏觀體的**．足一種有序度低于石墨疊層結(jié)構(gòu)的平面宏觀石墨烯材料。Dikin等通過(guò)真空輔助抽濾氧化石墨烯膠狀懸浮液，實(shí)現(xiàn)石墨烯的定向組裝，***獲得了氧化石墨烯紙。通過(guò)對(duì)其還原即可獲得石墨烯紙。且研究表明石墨烯紙具有電導(dǎo)率高(1716S·cm)、導(dǎo)熱性能好(1434W·m·K一)以及氣體滲透性好…等特性。河北制備氧化石墨烯類型氧化石墨烯結(jié)構(gòu)跨越了一般化學(xué)和材料科學(xué)的典型尺度。

雖然石墨烯獨(dú)特的二維片層結(jié)構(gòu)可以為硫提供大量的附著位點(diǎn)，但多硫化物仍可從這種開(kāi)放的二維結(jié)構(gòu)的開(kāi)口端擴(kuò)散入電解液，石墨烯/硫復(fù)合結(jié)構(gòu)所制備的電極仍不可避免的在循環(huán)過(guò)程中不斷損失容量。以氧化石墨烯為硫負(fù)載體時(shí)，其特點(diǎn)是不但對(duì)硫具有物理吸附能力，還因其所含的大量官能基團(tuán)與硫的化學(xué)鍵合展現(xiàn)出對(duì)硫的化學(xué)吸附能力，從而可提升復(fù)合結(jié)構(gòu)的循環(huán)穩(wěn)定性。氧化石墨烯類材料因其自身含有大量的表面官能基團(tuán)可對(duì)硫形成額外的化學(xué)吸附能力，從而改善硫電極的循環(huán)性能，但由于氧化石墨烯本身導(dǎo)電能力較差，因此所制備的復(fù)合材料往往無(wú)法發(fā)揮出較高的倍率性能。因此，目前的一個(gè)研究方向是通過(guò)將石墨烯進(jìn)行表面化學(xué)改性，在引入孔結(jié)構(gòu)或者其他官能團(tuán)來(lái)提升其對(duì)硫的物理或化學(xué)吸附的同時(shí)，不影響石墨烯本體的高導(dǎo)電能力，從而獲得在高倍率下仍可穩(wěn)定循環(huán)的鋰硫電池。

近年來(lái)，石墨烯薄膜因其高電導(dǎo)率和輕巧柔鈿的特性而受到越來(lái)越多的關(guān)注。石高全教授課題組［５１］通過(guò)蒸發(fā)誘導(dǎo)自組裝法對(duì)引入少量纖維素納米晶體（ＣＮＣ）的氧化石墨分散液進(jìn)行干燥處理，然后使氫碘酸對(duì)得到的薄膜化學(xué)還原，其中，ＣＮＣ能夠誘導(dǎo)石墨烯片上形成皺紋，使其機(jī)械性能得到了進(jìn)一步增強(qiáng)。測(cè)試結(jié)果表明，這種薄膜具有拉伸強(qiáng)度比較高可達(dá)８００ＭＰａ，且斷裂伸長(zhǎng)率、初性和電導(dǎo)率分別達(dá)到６．２２±０．１９％、１５．６４１２．２０ＭＪｍ＿３、１１０５±１７Ｓｃｍ－１，遠(yuǎn)遠(yuǎn)髙于其他文獻(xiàn)中報(bào)道的性能。Ｃｈｅｒ＾Ｍ等人通過(guò)在單層石墨烯上沉積金膜制備了ＧＯ／Ａｕ復(fù)合電極，在沉積金膜的厚度為７ｎｍ時(shí)，復(fù)合膜在５２０ｎｍ波長(zhǎng)處具有２４．６Ｑｍ＿２的**電阻和７４．６％的高透射率。為了更直觀地分析其電學(xué)性能，Ｃｈｅｎ等人組裝了基于ＧＯ／Ａｕ復(fù)合電極的超級(jí)電容器，測(cè)試發(fā)現(xiàn)，與基于單層石墨烯的超級(jí)電容器相比，其電容提高了１７倍，并且表現(xiàn)出良好的機(jī)械穩(wěn)定性，證明了石墨烯復(fù)合膜在柔性電子領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)潛力。氧化石墨烯粉體只有第六元素具備規(guī)模化產(chǎn)能。

石墨經(jīng)過(guò)氧化處理后得到氧化石墨，氧化石墨仍保持石墨的層狀結(jié)構(gòu)，但在每一層的石墨烯單片上引入了許多氧基功能團(tuán)。這些氧基功能團(tuán)的引入使得單一的石墨烯結(jié)構(gòu)變得非常復(fù)雜。鑒于氧化石墨烯在石墨烯材料領(lǐng)域中的地位，許多科學(xué)家試圖對(duì)氧化石墨烯的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)和準(zhǔn)確的描述，以便有利于石墨烯材料的進(jìn)一步研究，雖然已經(jīng)利用了計(jì)算機(jī)模擬、拉曼光譜，核磁共振等手段對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，但由于種種原因(不同的制備方法，實(shí)驗(yàn)條件的差異以及不同的石墨來(lái)源對(duì)氧化石墨烯的結(jié)構(gòu)都有一定的影響)，氧化石墨烯的精確結(jié)構(gòu)還無(wú)法得到確定。大家普遍接受的結(jié)構(gòu)模型是在氧化石墨烯單片上隨機(jī)分布著羥基和環(huán)氧基，而在單片的邊緣則引入了羧基和羰基。**近的理論分析表明氧化石墨烯的表面官能團(tuán)并不是隨機(jī)分布，而是具有高度的相關(guān)性。常州第六元素?fù)碛醒趸?烯)、石墨烯粉體、復(fù)合材料3大系列產(chǎn)品。改性氧化石墨烯導(dǎo)熱

氧化石墨烯具有兩親性，是因?yàn)槠浜泄倌軋F(tuán)。官能化氧化石墨烯粉體

石墨烯宏觀體材料的形狀可通過(guò)改變不同的制備方法、反應(yīng)基底及反應(yīng)容器等對(duì)其進(jìn)行調(diào)控，但其微觀結(jié)構(gòu)的可控性和重復(fù)性差。具有相同宏觀形貌的石墨烯相關(guān)理化性能也不盡相同，甚至相差很大。因此，對(duì)于實(shí)現(xiàn)宏觀體石墨烯材料微觀結(jié)構(gòu)的控制是今后研究的一個(gè)難點(diǎn)。當(dāng)前制備石墨烯宏觀體材料大部分都是以氧化石墨、氧化石墨烯以及還原氧化石墨烯等石墨烯氧化物為原料，但這些石墨烯氧化物在電學(xué)性能和力學(xué)性能等方面都略有減弱，制備出來(lái)的石墨烯宏觀體材料的結(jié)構(gòu)性能也就與理論研究結(jié)果差距較大，因而對(duì)石墨烯宏觀體制備原料的開(kāi)發(fā)以及結(jié)構(gòu)性能的提高是至關(guān)重要的。盡管石墨烯宏觀體材料較大的比表面積和良好的電學(xué)性能可應(yīng)用于環(huán)境治理和電子器件等領(lǐng)域，但石墨烯良好的透光和導(dǎo)熱性能仍待進(jìn)一步的研究應(yīng)用。官能化氧化石墨烯粉體