化工氧化石墨烯改性

當今世界面臨著嚴峻的環(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)境的日益惡化嚴重影響了人類的日常生活以及社會的正常發(fā)展。因而開發(fā)更為高效與環(huán)境友好的能源設備越來越得到人們的強烈關注。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，迅速應用于便攜電子設備電池市場。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)勢的以磷酸鐵鋰為**的正極材料的報道［6，7］，鋰離子二次電池的應用也擴展到混合動力汽車與純電動汽車領域。然而目前鋰離子電池電極材料還存在著諸多問題，如較低的電子電導率與鋰離子遷移效率、嵌脫鋰過程中巨大的體積變化、電極材料與電解液的副反應造成的容量損失以及活性物質不可逆的結構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，實際應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域的長遠發(fā)展。在這種背景下，鋰硫電池作為一種新的電化學儲能體系，以其超高的理論能量密度(2600Wh/kg)以及單質硫儲量豐富、環(huán)境友好的特點，成為高比能二次電池的研究熱點。石墨烯導電漿料中分散有少層石墨烯，可以作為電池正極導電劑?；ぱ趸└男?/p>

雖然石墨烯獨特的二維片層結構可以為硫提供大量的附著位點，但多硫化物仍可從這種開放的二維結構的開口端擴散入電解液，石墨烯/硫復合結構所制備的電極仍不可避免的在循環(huán)過程中不斷損失容量。以氧化石墨烯為硫負載體時，其特點是不但對硫具有物理吸附能力，還因其所含的大量官能基團與硫的化學鍵合展現(xiàn)出對硫的化學吸附能力，從而可提升復合結構的循環(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可對硫形成額外的化學吸附能力，從而改善硫電極的循環(huán)性能，但由于氧化石墨烯本身導電能力較差，因此所制備的復合材料往往無法發(fā)揮出較高的倍率性能。因此，目前的一個研究方向是通過將石墨烯進行表面化學改性，在引入孔結構或者其他官能團來提升其對硫的物理或化學吸附的同時，不影響石墨烯本體的高導電能力，從而獲得在高倍率下仍可穩(wěn)定循環(huán)的鋰硫電池。全國制備氧化石墨烯銷售氧化石墨烯還可以用于無機非金屬復合材料領域。

氧化石墨烯的研究熱潮也吸引了國內(nèi)外材料植被研究的興趣，石墨烯材料的制備方法已報道的有：機械剝離法、化學氧化法、晶體外延生長法、化學氣相沉積法、有機合成法和碳納米管剝離法等。1、微機械剝離法2004年，Geim等***用微機械剝離法，成功地從高定向熱裂解石墨上剝離并觀測到單層石墨烯。Geim研究組利用這一方法成功制備了準二維石墨烯并觀測到其形貌，揭示了石墨烯二維晶體結構存在的原因。微機械剝離法可以制備出高質量石墨烯，但存在產(chǎn)率低和成本高的不足，不滿足工業(yè)化和規(guī)?；a(chǎn)要求，目前只能作為實驗室小規(guī)模制備。2、化學氣相沉積法化學氣相沉積法(ChemicalVaporDeposition，CVD)***在規(guī)?；苽涫┑膯栴}方面有了新的突破。CVD法是指反應物質在氣態(tài)條件下發(fā)生化學反應,生成固態(tài)物質沉積在加熱的固態(tài)基體表面，進而制得固體材料的工藝技術。麻省理工學院的Kong等、韓國成均館大學的Hong等和普渡大學的Chen等在利用CVD法制備石墨烯。他們使用的是一種以鎳為基片的管狀簡易沉積爐，通入含碳氣體，如：碳氫化合物，它在高溫下分解成碳原子沉積在鎳的表面,形成石墨烯，通過輕微的化學刻蝕，使石墨烯薄膜和鎳片分離得到石墨烯薄膜。

溶劑熱法是指在特制的密閉反應器(高壓釜)中，采用有機溶劑作為反應介質，通過將反應體系加熱至臨界溫度(或接近臨界溫度)，在反應體系中自身產(chǎn)生高壓而進行材料制備的一種有效方法。溶劑熱法解決了規(guī)?；苽涫┑膯栴}，同時也帶來了電導率很低的負面影響。為解決由此帶來的不足，研究者將溶劑熱法和氧化還原法相結合制備出了高質量的石墨烯。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量石墨烯的特點越來越受科學家的關注。溶劑熱法和其他制備方法的結合將成為石墨烯制備的又一亮點。石墨烯的制備方法還有高溫還原、光照還原、外延晶體生長法、微波法、電弧法、電化學法等。筆者在以上基礎上提出一種機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。如何綜合運用各種石墨烯制備方法的優(yōu)勢，取長補短，解決石墨烯的難溶解性和不穩(wěn)定性的問題，完善結構和電性能等是今后研究的熱點和難點，也為今后石墨烯的制備與合成開辟新的道路。氧化石墨烯規(guī)模非常大的廠家是常州第六元素。

催化劑可以是天然或合成材料，例如酶、有機化合物、金屬和金屬氧化物。碳納米材料包括炭黑、碳納米管（ＣＮＴ）、石墨烯及其衍生物，是許多合成催化劑的重要組分。它們已被用作有效催化劑或其他催化劑的載體。在上述碳材料中，石墨烯**近引起了**強烈的關注。這主要是由于石墨烯與開發(fā)新催化劑的其他碳同素異形體相比具有多項優(yōu)勢。一是，石墨烯的理論比表面積高達約２６００ｍ２·ｇ－１，是單壁碳納米管的兩倍，高于單壁碳納米管、大多數(shù)炭黑和活性炭。這種結構特征使得石墨烯非常適合作為負載催化劑的二維載體的潛在應用。此外，局部共軛結構賦予石墨烯在催化反應中對基板的吸附能力增強。二是，石墨烯材料，尤其是化學改性石墨烯（ＣＭＧ），可以將氧化石墨及其衍生物作為起始原料，通過使用石墨以較低成本大規(guī)模獲得。石墨烯材料不含碳納米管中存在的幾乎不可避免的金屬雜質，這會阻礙催化反應中的碳納米管性能。三是，石墨烯的優(yōu)異電子遷移率促進催化反應期間的電子轉移，改善其催化活性。四是，石墨烯還具有高的化學、熱學、光學和電化學穩(wěn)定性，可以提高催化劑的壽命。常州第六元素擁有回收/循環(huán)氧化技術等自主知識產(chǎn)權。化工氧化石墨烯改性

GO氧化石墨（粉末）為棕黑色固體?；ぱ趸└男?/p>

單層石墨烯在室溫下的熱導率超過５０００Ｗｎｒ１ＩＣ１，因此被作為用于熱管理系統(tǒng)中的理想熱管理材料。近年來，人們發(fā)現(xiàn)取向三維石墨烯網(wǎng)絡結構能夠為熱量傳遞提供有效路徑，因此在散熱材料和相變材料領域具有廣闊的應用前景。劉忠范院士團隊［３９］合成了用作熱管理材料的石墨烯氣凝膠／十八烷酸相變復合材料，在填充含量為２０ｖｏｌ％時熱導率約為２．６３５Ｗｍ－１Ｋ－１，且其垂直分布的石墨烯納米片提供了更大的光吸收及熱交換面積，顯著提高了太陽能的光－熱轉換及存儲效率，遠遠優(yōu)于其他傳統(tǒng)的光－熱轉換材料?；ぱ趸└男?/p>