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,。氧化石墨易于剝離成穩(wěn)定的氧化石墨烯分散液,,易于成膜。山西氧化石墨烯
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。山西氧化石墨烯石墨烯導(dǎo)熱性能優(yōu)異,,可制備導(dǎo)熱復(fù)合材料,、散熱涂料等,。
石墨經(jīng)過氧化處理后得到氧化石墨,氧化石墨仍保持石墨的層狀結(jié)構(gòu),,但在每一層的石墨烯單片上引入了許多氧基功能團(tuán),。這些氧基功能團(tuán)的引入使得單一的石墨烯結(jié)構(gòu)變得非常復(fù)雜。鑒于氧化石墨烯在石墨烯材料領(lǐng)域中的地位,,許多科學(xué)家試圖對(duì)氧化石墨烯的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)和準(zhǔn)確的描述,,以便有利于石墨烯材料的進(jìn)一步研究,雖然已經(jīng)利用了計(jì)算機(jī)模擬,、拉曼光譜,,核磁共振等手段對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,但由于種種原因(不同的制備方法,,實(shí)驗(yàn)條件的差異以及不同的石墨來源對(duì)氧化石墨烯的結(jié)構(gòu)都有一定的影響),,氧化石墨烯的精確結(jié)構(gòu)還無法得到確定。大家普遍接受的結(jié)構(gòu)模型是在氧化石墨烯單片上隨機(jī)分布著羥基和環(huán)氧基,,而在單片的邊緣則引入了羧基和羰基,。**近的理論分析表明氧化石墨烯的表面官能團(tuán)并不是隨機(jī)分布,而是具有高度的相關(guān)性,。
石墨烯是碳材料家族的新成員,,它是由碳原子以sp2雜化軌道組成的只具有一個(gè)原子層厚度的單層片狀結(jié)構(gòu)材料。同碳納米管一樣,,石墨烯也以其諸多優(yōu)點(diǎn)而被廣泛的應(yīng)用于儲(chǔ)能電池領(lǐng)域:(1)石墨烯具有極高的比表面積,,其理論值高達(dá)2600m2/g[16],這使得石墨烯基復(fù)合電極有著很好的電解液相容性;(2)石墨烯的電導(dǎo)率遠(yuǎn)超其他碳材料,,以石墨烯為導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的復(fù)合電極材料可以發(fā)揮優(yōu)異的倍率性能;(3)石墨烯衍生物如氧化石墨烯(GO)與還原氧化石墨烯(RGO)上含有的大量官能團(tuán)與缺陷位可以作為多種金屬及金屬氧化物納米粒子的生長位點(diǎn),。這種由石墨烯矩陣組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)可以有效的抑制納米電極材料在充放電過程中的團(tuán)聚現(xiàn)象及電極巨大的體積變化,從而增強(qiáng)電極材料的容量保持率與循環(huán)穩(wěn)定性,。氧化石墨烯易于接枝改性,可與復(fù)合材料進(jìn)行原位復(fù)合,。
由于氧化墨烯表面仔在大:的鈑I{能川.喪脫f{{良好的親水性.昕以不儀能高度分散廠水溶液或j他仃饑劑中.而且在一定反應(yīng)條件F能轉(zhuǎn)變幻彳f維忖架納fj1J的1,,烯水凝膠或氣凝膠。當(dāng)前二維r烯常川I制衙‘法』三要仃水熱法,、化學(xué)氣相沉積法,、自組裝法干¨31)¨印法2.3.1水熱法水熱法是制備三維石墨烯凝膠**l】的‘法。水熱條件下,,氧化石墨烯結(jié)構(gòu)中的含瓴If能Ⅲ逐漸被還,,軛結(jié)構(gòu)逐漸被修復(fù),還原后的石墨烯,,,;之Ihjfl0電斥力減?。畨毫ψ饔孟滦纬闪讼嘟获g的骨架狀r烯水凝膠。Iji等…將氧化石墨超聲分散】l8O(卜水熱眨心l.制得海綿狀的三維什墨烯氣凝膠,。j際比太f!l達(dá)l32I31,。?!,。.具有比膨脹墨和其他仃機(jī)【】發(fā)I;付制&r的ll殷附能Wu等,。利用水熱法合成了連通,,、孔人小為一9~3.5nnl,、島比表而積和低質(zhì)蛀密度的彩孔狀-2II:r烯凝膠,。此外.Song等利用該法成功i火僻J能II殷附水又能吸附油的雙親性多功能墨烯泡沭。氧化石墨烯分散液(SE3122,、SE3522),。江蘇氧化石墨烯型號(hào)
氧化石墨烯在石墨烯材料領(lǐng)域中的地位重要。山西氧化石墨烯
光-熱能量轉(zhuǎn)換是石墨烯相變復(fù)合材料目前應(yīng)用*****的一個(gè)領(lǐng)域,。楊鳴波教授團(tuán)隊(duì)[63]通過化學(xué)氣相沉積(CVD)制備出了具有互連網(wǎng)絡(luò)的石墨烯泡沫(GF),,用于制備復(fù)合相變材料的三維骨架。研宄發(fā)現(xiàn),,這種相變復(fù)合材料的熱導(dǎo)率比純相變材料高744%,,且具有很高的光-熱轉(zhuǎn)換效率,表明其在太陽能利用和存儲(chǔ)中的巨大潛力,。**近,,他們團(tuán)隊(duì)[64]通過冷凍鑄造法制備了三維石墨烯網(wǎng)絡(luò),與聚乙二醇(PEG)復(fù)合后得到具有出色的形狀穩(wěn)定性以及高儲(chǔ)能密度的石墨烯相變復(fù)合材料,。在100mWcnr2的模擬太陽光下照射20分鐘,,相變復(fù)合材料的溫度迅速升高,比較高可達(dá)到約70°C,,而純PEG的溫度*為55.4°C,,無法完成相變過程。關(guān)閉模擬光源后,,相變復(fù)合材料的溫度急劇下降,,當(dāng)溫度到達(dá)結(jié)晶點(diǎn)附近時(shí),將出現(xiàn)另一個(gè)平臺(tái),,**著熱能的釋放過程,。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與純PEG相比,,石墨烯相變復(fù)合材料在光-熱能量轉(zhuǎn)換方面表現(xiàn)出更優(yōu)異的性能,,有著更好的應(yīng)用前景,。山西氧化石墨烯