無(wú)污染氧化石墨烯改性

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。氧化石墨烯的含氧官能團(tuán)可以用于晶體的結(jié)合位點(diǎn)。無(wú)污染氧化石墨烯改性

隨著5G時(shí)代的到來(lái)，電子設(shè)備運(yùn)行速度***增加的同時(shí)，其尺寸也在向微型化發(fā)展，這勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致電子設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生大量的熱量，從而影響其穩(wěn)定性、可靠性和安全性。因此，設(shè)計(jì)和制備具有高性能的高導(dǎo)熱散熱材料是促進(jìn)電子設(shè)備發(fā)展的關(guān)鍵問題之一。另外，隨著工業(yè)的快速發(fā)展和人口的迅速增長(zhǎng)，石油、煤炭、天然氣等不可再生化石燃料的消耗日益增多，導(dǎo)致能源愈發(fā)短缺，因此制備能夠有效吸收、轉(zhuǎn)換和利用太陽(yáng)能的新型熱能存儲(chǔ)材料成為了目前急需解決的難題。由于石墨烯具有高熱導(dǎo)率、高吸光性及優(yōu)異的機(jī)械性能，被作為制備熱能存儲(chǔ)材料、散熱材料等熱管理材料的理想選擇。無(wú)污染氧化石墨烯改性石墨烯的結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，碳碳鍵(carbon-carbon bond)為1.42。

隨著工業(yè)的發(fā)展，漏油、有機(jī)溶劑、染料和重金屬對(duì)水的污染己成為**嚴(yán)重的環(huán)境問題之一，因此必須開發(fā)出能夠有效吸收和去除水中污染物的新型材料。石墨烯三維氣凝膠由于具有高孔隙率、低密度和良好的環(huán)境友好性等特點(diǎn)，經(jīng)常被作為一種高效的可循環(huán)吸收材料。（）１１［４（）］等人通過(guò)ＧＯ與吡咯溶液的水熱反應(yīng)制備了氮摻雜的三維石墨烯水凝膠，所得到的石墨烯骨架具有２．１ｍｇｃｍ－３的**密度和２８０ｍ２ｇ－１的大表面積，因此對(duì)各種類型的油和有機(jī)溶劑均有著出色的吸附能力，其吸附量高達(dá)自身重量的６００倍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他常見的碳材料吸附劑。

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)。氧化石墨烯長(zhǎng)久以來(lái)被視為親水性物質(zhì)，因?yàn)槠湓谒芯哂袃?yōu)越的分散性。

儲(chǔ)能電池在人們的日常通信及綠色出行等領(lǐng)域發(fā)揮著日益重要的作用，這就對(duì)先進(jìn)的鋰離子電池與鋰硫電池電極制備技術(shù)提出了更高的要求。大量研究成果表明以碳納米管與石墨烯為**的納米碳材料因其優(yōu)異的導(dǎo)電能力、良好的機(jī)械性能以及獨(dú)特的形貌與結(jié)構(gòu)特征，可在不同的應(yīng)用模式下顯著提高儲(chǔ)能電池的容量性能、倍率性能以及循環(huán)壽命。與此同時(shí)也應(yīng)認(rèn)識(shí)到在這些材料取得更加***與商業(yè)化的應(yīng)用前還需要解決以下問題:(1)研發(fā)低成本與環(huán)境友好的高質(zhì)量材料制備技術(shù)。碳納米管與石墨烯的導(dǎo)電能力對(duì)其所應(yīng)用的電極性能有著決定性的影響，因而需要不斷完善與探索新的制備工藝(如氣相沉積法)與化學(xué)改性(如元素?fù)诫s)方法。氧化石墨烯具有兩親性，是因?yàn)槠浜泄倌軋F(tuán)。無(wú)污染氧化石墨烯改性

氧化石墨烯材料有濾餅形態(tài)。無(wú)污染氧化石墨烯改性

材料應(yīng)用范圍很廣。氧化石墨烯是一種性能優(yōu)異的新型碳材料，具有較高的比表面積和表面豐富的官能團(tuán)。氧化石墨烯復(fù)合材料包括聚合物類復(fù)合材料以及無(wú)機(jī)物類復(fù)合材料更是具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，因此氧化石墨烯的表面改性成為另一個(gè)研究重點(diǎn)。石墨烯通?？捎裳趸┻€原得到，其主要的制備方法有機(jī)械剝離法、化學(xué)還原法、溶劑熱還原法、光催化還原法、化學(xué)氣相沉積法等。其中，化學(xué)還原法由于具有成本低、工藝簡(jiǎn)單易控等特點(diǎn)而備受科研工作者的推崇。目前，用于制備還原氧化石墨烯或石墨烯的化學(xué)還原劑主要有鈉與硼氫化鈉混合液、硼氫化鈉和硫酸混合液、氫碘酸、氫碘酸與乙酸混合液，鈉-氨，對(duì)苯二酚，維生素C-氨基酸，L-對(duì)抗壞血酸，鋅粉，鋁粉，鐵，堿，水合肼，二甲基肼，硫化氫以及氫化鈉等。然而，在利用這些還原劑的過(guò)程中，高溫、大量有機(jī)溶劑以及有毒藥品的使用限制了大規(guī)模生產(chǎn)還原氧化石墨烯。因此，開發(fā)一種簡(jiǎn)單易行、反應(yīng)條件溫和、生產(chǎn)成本低、環(huán)境友好型的還原氧化石墨烯的方法是十分必要的。無(wú)污染氧化石墨烯改性