目前的負(fù)極材料中,,硅被認(rèn)為是相當(dāng)有有潛力的負(fù)極材料之一,因?yàn)樗谧匀唤缰泻慷?,還具有低的嵌鋰電位和很高的理論比容量,。存在的問題是在鋰離子脫嵌過程中,硅的體積變化比較明顯,,使得材料與負(fù)極集流體之間粘結(jié)性變差,,造成電池循環(huán)性能的大幅度下降。同時硅還會在電池循環(huán)過程中出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象,,引起電池容量的迅速下降,。將硅材料和石墨烯進(jìn)行復(fù)合,石墨烯可以抑制硅材料在充放電過程中的團(tuán)聚,,減緩硅材料的體積變化,,從而提高電池的容量和循環(huán)性能。此外,,石墨烯有助于電解液的浸潤,,從而提高電池的性能。He等通過噴霧干燥法制備了一種高性能的石墨烯/硅復(fù)合材料(圖6.1),,將氧化石墨烯與納米硅超聲混合,,通過噴霧干燥后在700℃下進(jìn)行煅燒得到復(fù)合材料,,在200 mA g-1 的電流密度下充放電30次后,容量仍可達(dá)到1502 mAh g-1,,其容量保持率為98%,,說明該石墨烯/硅復(fù)合材料具有良好的循環(huán)性能超級銅具有優(yōu)異的高頻性能,強(qiáng)磁場下交流(頻率約1MHz)等效電阻,,相比純銅低20%以上。江蘇制造石墨烯復(fù)合材料有哪些
許多對聚合物/碳納米管納米復(fù)合材料的研究目的在于開發(fā)和利用碳納米管出色的力學(xué)性能,,同時對聚合物基體引入一些新的性能,,比如導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性等,。但是,,盡管許多工作集中在聚合物/碳納米管納米復(fù)合材料的研究上,許多問題仍然存在,。相比于碳納米管,,制備基于石墨烯的結(jié)構(gòu)和功能體系更加可行,這是因?yàn)槭┚哂懈蟮谋缺砻娣e,,更強(qiáng)的界面結(jié)合力,,以及同樣出色的物理性能。完美石墨烯的楊氏模量和斷裂強(qiáng)度高達(dá)1TPa和130GPa[41],,而制備復(fù)合材料**常用的改性及還原石墨烯的楊氏模量也可達(dá)到250GPa[57,58],,高出一般的聚合物2~3個數(shù)量級,因此,,在聚合物中加入改性或還原石墨烯同樣能有效地增強(qiáng)聚合物的力學(xué)性能,。全國制造石墨烯復(fù)合材料研發(fā)氧化石墨烯分散液(SE3122、SE3522),。
利用原位聚合法制備了氧化石墨烯/聚乙烯導(dǎo)電復(fù)合材料,,結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)石墨烯含量為2wt.%時,復(fù)合材料的導(dǎo)電率達(dá)到比較高2.9x10-2s/cm,,作者認(rèn)為氧化石墨烯在基體中分散性較好且形成了有效的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),。用格氏試劑將GO表面的羥基、環(huán)氧基和羧基格氏化,,然后與TiCl4反應(yīng)可制備Ziegler-Natta催化劑,。利用改性過的催化劑,原位催化丙烯在GO表面聚合可生成聚丙烯-g-GO(PP-g-GO)復(fù)合材料11,。該復(fù)合材料在PP樹脂中可均勻分散,,減少了GO在PP中的團(tuán)聚。PP-g-GO在高溫(190°C)加工過程中,,GO被初步還原,,從而提高了復(fù)合材料的導(dǎo)電性,。通過這種原位聚合的方式,1.52wt.%的GO添加量即可使復(fù)合材料達(dá)到導(dǎo)靜電的水平(10-6S/m),。
石墨烯的研究熱潮也吸引了國內(nèi)外材料制備研究的興趣,,石墨烯材料的制備方法已報(bào)道的有:機(jī)械剝離法、化學(xué)氧化法,、晶體外延生長法,、化學(xué)氣相沉積法、有機(jī)合成法和碳納米管剝離法等,。1,、微機(jī)械剝離法2004年,Geim等***用微機(jī)械剝離法,,成功地從高定向熱裂解石墨(highlyorientedpyrolyticgraphite)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(zhǔn)二維石墨烯并觀測到其形貌,揭示了石墨烯二維晶體結(jié)構(gòu)存在的原因,。微機(jī)械剝離法可以制備出高質(zhì)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(shí)驗(yàn)室小規(guī)模制備。2,、化學(xué)氣相沉積法化學(xué)氣相沉積法(ChemicalVaporDeposition,,CVD)***在規(guī)模化制備石墨烯的問題方面有了新的突破,。CVD法是指反應(yīng)物質(zhì)在氣態(tài)條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成固態(tài)物質(zhì)沉積在加熱的固態(tài)基體表面,,進(jìn)而制得固體材料的工藝技術(shù)。麻省理工學(xué)院的Kong等,、韓國成均館大學(xué)的Hong等和普渡大學(xué)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?xì)怏w,,如:碳?xì)浠衔?,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(xué)刻蝕,,使石墨烯薄膜和鎳片分離得到石墨烯薄膜,。常州第六元素建有自動控制規(guī)模化生產(chǎn)線,,市場占有率居國內(nèi)外前列,。
在碳納米管上負(fù)載納米粒子得到了廣泛的關(guān)注和研究,這種新型的納米結(jié)構(gòu)也已經(jīng)在生物醫(yī)藥、催化,、傳感器的領(lǐng)域取得了一定的進(jìn)展,。相對于碳納米管,石墨烯具有相似的穩(wěn)定的物理性質(zhì),,但是具有更高的比表面積,,因此,在石墨烯上負(fù)載納米粒子同樣有希望得到新的納米結(jié)構(gòu),,并改變其物理特性而產(chǎn)生更為豐富的功能與應(yīng)用,。除與納米粒子復(fù)合外,石墨烯與其他碳基納米材料也可復(fù)合組裝形成復(fù)合材料,。Liu等人通過共價(jià)連接的方法制備了石墨烯/富勒烯復(fù)合材料,,發(fā)現(xiàn)富勒烯修飾后的石墨烯非線性光學(xué)性能得到了顯著提高。Yang等人將碳納米管與石墨烯混合制備了一種新型的超級電容器,,發(fā)現(xiàn)當(dāng)石墨烯含量為90%時比電容高達(dá)326.5F/g。同時,,許多課題組也證明石墨烯/碳納米管復(fù)合材料在制備透明導(dǎo)電薄膜方面的優(yōu)勢,,他們發(fā)現(xiàn)石墨烯與碳納米管混合后制備的導(dǎo)電薄膜在性能上要優(yōu)于單一組分的導(dǎo)電薄膜。氧化石墨烯分散液為棕黑色溶液,。常州新型石墨烯復(fù)合材料廠家報(bào)價(jià)
氧化石墨易于剝離成穩(wěn)定的氧化石墨烯分散液,,易于成膜。江蘇制造石墨烯復(fù)合材料有哪些
對氧化石墨烯的化學(xué)還原早在1962年就有過文獻(xiàn)報(bào)道,,Boehm等人發(fā)現(xiàn)片層氧化石墨能在堿性,,水合肼,硫化氫或二價(jià)鐵離子的條件下還原成只含少量H和O的碳納米片層[49],。2007年,,Ruoff等人系統(tǒng)的研究了水合肼對氧化石墨烯的還原,他們先將氧化石墨在水中進(jìn)行超聲剝離得到穩(wěn)定分散的氧化石墨烯水溶液,,再加入水合肼,,并在80°C左右回流,發(fā)現(xiàn)隨著反應(yīng)的進(jìn)行,,許多黑色固體顆粒從溶液體系中沉淀下來,。說明隨著含氧基團(tuán)的離去,石墨烯片層間的π-π共軛作用增強(qiáng)致使石墨烯在水中發(fā)生了不可逆的團(tuán)聚[89],。這種團(tuán)聚現(xiàn)象可以通過對氧化石墨烯的表面修飾得到控制,,比如,Ruoff等人在氧化石墨烯水溶液中加入聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)后再進(jìn)行還原,,由于PSS與石墨烯的非共價(jià)作用,,抑制了石墨烯的團(tuán)聚,得到了穩(wěn)定的單層石墨烯溶液[90],。隨后,,各種表面活性劑[91],,共軛聚合物[92,93],共軛小分子[94,95]等也被用來非共價(jià)修飾還原石墨烯,。還原氧化石墨烯之前對之進(jìn)行共價(jià)改性也能抑制石墨烯的團(tuán)聚,,如Ruoff等人先用異氰酸苯酯對氧化石墨烯改性,再用二甲肼還原,,同樣得到穩(wěn)定的石墨烯溶液[96],。用聚合物對氧化石墨烯進(jìn)行共價(jià)改性后再還原也是目前常用的制備可溶性石墨烯的方法。江蘇制造石墨烯復(fù)合材料有哪些