官能化氧化石墨烯功效

當(dāng)今社會日益增長的能源與環(huán)境需求對儲能電池技術(shù)的發(fā)展既是機(jī)遇也是嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。納米碳材料如碳納米管與石墨烯因其優(yōu)異的導(dǎo)電能力、良好的機(jī)械性能以及獨特的形貌與結(jié)構(gòu)特征在儲能電池技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越普遍。本文通過綜述近年來碳納米管與石墨烯分別作為鋰離子電池的復(fù)合電極材料、負(fù)極活性材料、導(dǎo)電添加劑以及新型鋰硫電池用復(fù)合導(dǎo)電載體的***應(yīng)用進(jìn)展，重點討論了這兩類納米碳材料的不同應(yīng)用模式對儲能電池容量性能、倍率性能以及循環(huán)壽命的影響。同時對目前研究中存在的問題進(jìn)行了總結(jié)，并對未來發(fā)展方向，如開發(fā)低成本與環(huán)境友好的高質(zhì)量材料合成技術(shù)、提升材料的分散能力以有效構(gòu)筑復(fù)合電極結(jié)構(gòu)以及開發(fā)新的應(yīng)用模式等進(jìn)行了展望。石墨烯極少添加量可改善材料力學(xué)性能。官能化氧化石墨烯功效

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)訂柦Y(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)為石墨烯只是一個理論結(jié)構(gòu)，實際中無法單獨存在。直到2004年，英國科學(xué)家Geim等打破了“二維晶體無法在非***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。全國氧化石墨烯制造氧化石墨烯是單一的原子層，可以隨時在橫向尺寸上擴(kuò)展到數(shù)十微米。

氧化石墨烯成膜過程中因氧化石墨烯片層以交錯的方式堆疊在一起，會形成納米通道，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，從而實現(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濾水中的剛果紅，且對無機(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～，且對水中甲基橙阻滯率達(dá)97．3，對其他物質(zhì)的阻滯率達(dá)99％。

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電容器以及環(huán)境水處理方面表現(xiàn)出較強(qiáng)的優(yōu)勢。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。空心石墨烯纖維具有內(nèi)壁和外表面．相對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等通過真空輔助抽濾氧化石墨烯膠狀懸浮液，實現(xiàn)石墨烯的定向組裝，***獲得了氧化石墨烯紙。通過對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。GO氧化石墨（粉末）為棕黑色固體。

從化學(xué)結(jié)構(gòu)可以看到，石墨烯具有垂直于晶面方向的大π鍵，此結(jié)構(gòu)決定了其具有優(yōu)異的電化學(xué)性能，在室溫下的導(dǎo)熱系數(shù)可高達(dá)５３００Ｗ·（ｍ·Ｋ）－１，能夠比肩比較好的碳納米管導(dǎo)熱材料。常溫下其電子遷移率甚至高于碳納米管和硅晶體，屬于世界上電阻率**小的材料。此外，石墨烯還具有完全敞開雙表面的結(jié)構(gòu)特性，也就是說它類似于不飽和有機(jī)分子，能夠進(jìn)行一系列的有機(jī)反應(yīng)，能夠與聚合物或無機(jī)物結(jié)合，從而提升材料的機(jī)械性和導(dǎo)電導(dǎo)熱性。深入這方面的研究，對石墨烯進(jìn)行官能團(tuán)修飾，能夠使其化學(xué)活性更加豐富［３－４］。由于石墨烯具有上述的結(jié)構(gòu)特性，越來越多的研究者開始著眼于以石墨烯為基底的合成材料。石墨烯導(dǎo)電漿料中分散有少層石墨烯，可以作為電池正極導(dǎo)電劑。全國氧化石墨烯制造

氧化石墨烯粉體只有第六元素具備規(guī)?；a(chǎn)能。官能化氧化石墨烯功效

氧化石墨烯的主要應(yīng)用：1、石墨烯可以做成化學(xué)傳感器，這個過程主要是通過石墨烯的表面吸附性能來完成的，根據(jù)部分學(xué)者的研究可知，石墨烯化學(xué)探測器的靈敏度可以與單分子檢測的極限相比擬。石墨烯獨特的二維結(jié)構(gòu)使它對周圍的環(huán)境非常敏感。石墨烯是電化學(xué)生物傳感器的理想材料，石墨烯制成的傳感器在醫(yī)學(xué)上檢測多巴胺、葡萄糖等具有良好的靈敏性。2、石墨烯可以用來制作晶體管，由于石墨烯結(jié)構(gòu)的高度穩(wěn)定性，這種晶體管在接近單個原子的尺度上依然能穩(wěn)定大氏地工作。相比之下，目前以硅為材料的晶體管在10納米左右的尺度上就會失去穩(wěn)定性；石墨烯中電子對外場的反應(yīng)速度超快這一特點，又使得由它制成的晶體管可以達(dá)到極高的工作頻率。官能化氧化石墨烯功效