改性氧化石墨烯改性

在过去的几十年里，随着工业的快速发展，环境污染和石化燃料资源枯竭问题日益严重，设计和制备能够有效转换和利用太阳能等可再生能源的新型热管理材料成为了目前急需解决的难题。另外，由于电子设备组件正在逐渐向微型化、集成化方向发展，这种趋势会导致设备在运行过程中产生大量热量，从而影响其可靠性、稳定性和安全性。因此，制备具有高导热的散热材料是促进电子设备发展的关键问题之一。由于石墨烯具有高本征热导率、高比表面积及优异的机械性能，被作为制备热能存储材料、散热材料等热管理材料的理想选择。氧化石墨烯的含氧官能团可以用于晶体的结合位点。改性氧化石墨烯改性

氧化石墨烯的研究热潮也吸引了国内外材料植被研究的兴趣，石墨烯材料的制备方法已报道的有：机械剥离法、化学氧化法、晶体外延生长法、化学气相沉积法、有机合成法和碳纳米管剥离法等。1、微机械剥离法2004年，Geim等***用微机械剥离法，成功地从高定向热裂解石墨上剥离并观测到单层石墨烯。Geim研究组利用这一方法成功制备了准二维石墨烯并观测到其形貌，揭示了石墨烯二维晶体结构存在的原因。微机械剥离法可以制备出高质量石墨烯，但存在产率低和成本高的不足，不满足工业化和规模化生产要求，目前只能作为实验室小规模制备。2、化学气相沉积法化学气相沉积法(ChemicalVaporDeposition，CVD)***在规模化制备石墨烯的问题方面有了新的突破。CVD法是指反应物质在气态条件下发生化学反应,生成固态物质沉积在加热的固态基体表面，进而制得固体材料的工艺技术。麻省理工学院的Kong等、韩国成均馆大学的Hong等和普渡大学的Chen等在利用CVD法制备石墨烯。他们使用的是一种以镍为基片的管状简易沉积炉，通入含碳气体，如：碳氢化合物，它在高温下分解成碳原子沉积在镍的表面,形成石墨烯，通过轻微的化学刻蚀，使石墨烯薄膜和镍片分离得到石墨烯薄膜。河北生产氧化石墨烯改性常州第六元素拥有石墨烯微片的缺陷修复/比表面可控技术。

    根据组装方式的不同．石墨烯能形成一维纤维结构、二维平面结构和三维体结构的石墨烯宏观体。纤维结构的石墨烯宏观体在可穿戴电子设备上具有广阔的应用前景，而二维和三维结构的石墨烯宏观体在超级电容器以及环境水处理方面表现出较强的优势。石墨烯纤维作为典型的一维结构的石墨烯宏观体，是一种具有大长径比的宏观石攫烯材料。2011年Xu等***合成石墨烯纤维，且发现石墨烯纤维强度高、韧性好、可编织，可作为柔性电池的关键材料。时隔两年．空心石墨烯纤维诞生，其直径为数十至数百微米。空心石墨烯纤维具有内壁和外表面．相对于石墨烯纤维其比表面积增大，具有良好的催化、分离和敏感特性“。石墨烯膜或石墨烯纸作为二维平面结构石墨烯宏观体的**．足一种有序度低于石墨叠层结构的平面宏观石墨烯材料。Dikin等通过真空辅助抽滤氧化石墨烯胶状悬浮液，实现石墨烯的定向组装，***获得了氧化石墨烯纸。通过对其还原即可获得石墨烯纸。且研究表明石墨烯纸具有电导率高(1716S·cm)、导热性能好(1434W·m·K一)以及气体渗透性好…等特性。

    氧化石墨烯一般由石墨经强酸氧化而得。主要有三种制备氧化石墨的方法:Brodie法，Staudenmaier法和Hummers法。其中Hummers法的制备过程的时效性相对较好而且制备过程中也比较安全，是目前**常用的一种。它采用浓硫酸中的高锰酸钾与石墨粉末经氧化反应之后，得到棕色的在边缘有衍生羧酸基及在平面上主要为酚羟基和环氧基团的石墨薄片，此石墨薄片层可以经超声或高剪切剧烈搅拌剥离为氧化石墨烯，并在水中形成稳定、浅棕黄色的单层氧化石墨烯悬浮液。由于共轭网络受到严重的官能化，氧化石墨烯薄片具有绝缘的特质。经还原处理可进行部分还原，得到化学修饰的石墨烯薄片。虽然***得到的石墨烯产物或还原氧化石墨烯都具有较多的缺陷，导致其导电性不如原始的石墨烯，不过这个氧化−剥离−还原的制程可有效地让不可溶的石墨粉末在水中变得可加工，提供制作还原氧化石墨烯的途径。而且其简易的制程及其溶液可加工性，考虑量产的工业制程中，上述工艺已成为制造石墨烯相关材料及组件的极具吸引力的工艺过程。 氧化石墨烯含有丰富的羟基、羧基和环氧基等含氧官能团，更高的氧化程度，更好的剥离度。

    在用氧化还原法将石墨剥离为石墨烯的工业化生产过程中，得到的石墨烯微片富含多种含氧官能团。由于石墨烯片层上的这些缺陷，在一些情况下，石墨烯微片无法满足某些复合材料在抗静电或导电、隔热或导热等方面的特殊要求。为了修复石墨烯片层上的缺陷，提高石墨烯微片的碳含量和在导电、导热等方面的性能。通过调控氧化石墨烯的结构，降低氧化程度，降低难分解的芳香族官能团，如内酯、酮羰基、羧基等官能团的含量，从而增加后续官能团分解的效率和降低分解温度。调控氧化条件，减少面内大面积反应。该减少缺陷的方案，有助于提升还原效率，减少面内难以修复的孔洞，使碳原子排布更密集，进一步减少修复段的势垒，将能量用于增加碳原子离域尺寸，提升晶元大线，从而提升还原石墨烯的本征导电性。研发了深度还原技术，并通过自主开发的还原设备，将石墨烯微片碳的质量分数提高到90%以上；且粉末电导率相比还原前提升20倍，达到了4000S/m以上。 石墨烯可应用于橡胶、塑料、树脂、纤维等高分子复合材料领域，从而提高复合材料的机械性能。标准氧化石墨烯粉体

石墨烯的结构非常稳定，碳碳键(carbon-carbon bond)为1.42。改性氧化石墨烯改性

在声学领域，利用石墨烯材料极低的质量密度、极薄的厚度以及极高的机械强度的优异特性，其可作为振膜应用于发声器件中，可获得优异的频谱特性。第六元素研发的石墨烯振膜，经过客户测试，该石墨烯发声器件具有非常好的频谱特性，保真度高。溶剂剥离法的原理是将少量的石墨分散于溶剂中，形成低浓度的分散液，利用超声波的作用破坏石墨层间的范德华力，此时溶剂可以插入石墨层间，进行层层剥离，制备出石墨烯。此方法不会像氧化-还原法那样破坏石墨烯的结构，可以制备高质量的石墨烯。在氮甲基吡咯烷酮中石墨烯的产率比较高(大约为8%)，电导率为6500S/m。研究发现高定向热裂解石墨、热膨胀石墨和微晶人造石墨适合用于溶剂剥离法制备石墨烯。溶剂剥离法可以制备高质量的石墨烯，整个液相剥离的过程没有在石墨烯的表面引入任何缺陷，为其在微电子学、多功能复合材料等领域的应用提供了广阔的应用前景。缺点是产率很低。改性氧化石墨烯改性