氧化石墨烯成膜過程中因氧化石墨烯片層以交錯的方式堆疊在一起,會形成納米通道,,因而可作為分子篩,。Li等[6和Joshi等|_6]研究發(fā)現(xiàn)氧化石墨烯膜具有一定的選擇滲透性,能使水化離子半徑小的離子及直徑小于納米通道孔徑的氣體分子通過,,從而實現(xiàn)分子之間的分離,。另外,氧化石墨烯膜還能吸附有機染料,,可應用于污水處理,、鹽水淡化和油水分離等領域_6。Wang等l_7o]研究發(fā)現(xiàn)多孔納米聚丙烯腈纖維支撐基底的氧化石墨烯膜能完全過濾水中的剛果紅,,且對無機鹽NaSO的阻滯率達56.7,。Chen等_7將氧化石墨烯和碳納米管復合制備了還原氧化石墨烯一CNT復合濾膜,,發(fā)現(xiàn)復合濾膜滲透率高達20~3OL·m·h·bar~,且對水中甲基橙阻滯率達97.3,,對其他物質(zhì)的阻滯率達99%,。氧化石墨烯分散液在水中具有很好的分散性,樣品單層率>90%,,產(chǎn)品經(jīng)輕微攪拌就可與水相互溶,。單層氧化石墨烯粉體
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,。當前二維r烯常川I制衙‘法』三要仃水熱法,、化學氣相沉積法、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,,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l32I31,。,。·g,。.具有比膨脹墨和其他仃機【】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,。單層氧化石墨烯粉體氧化石墨烯的含氧官能團可以用于晶體的結(jié)合位點。
石墨是由大量碳原子組成的六角環(huán)形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的多層疊合體,,因?qū)訂柦Y(jié)合能只有5.4kJ/tool,,故在一定的外力作用下易被剝離,而剝離出的石墨單層結(jié)構(gòu)即為石墨烯,。20世紀3O年代,,Landau和Peierls等ll提出二維晶體是熱力學不穩(wěn)定的,在常溫常壓下易分解,。因此,,傳統(tǒng)理論認為石墨烯只是一個理論結(jié)構(gòu),,實際中無法單獨存在。直到2004年,,英國科學家Geim等打破了“二維晶體無法在非***零度穩(wěn)定存在”的認知,,采用微機械剝離法在高定向熱解石墨(HoPG)上反復剝離,**終成功制備并觀察到單層石墨烯,。
從化學結(jié)構(gòu)可以看到,,石墨烯具有垂直于晶面方向的大π鍵,此結(jié)構(gòu)決定了其具有優(yōu)異的電化學性能,,在室溫下的導熱系數(shù)可高達5300W·(m·K)-1,,能夠比肩比較好的碳納米管導熱材料。常溫下其電子遷移率甚至高于碳納米管和硅晶體,,屬于世界上電阻率**小的材料,。此外,石墨烯還具有完全敞開雙表面的結(jié)構(gòu)特性,,也就是說它類似于不飽和有機分子,,能夠進行一系列的有機反應,能夠與聚合物或無機物結(jié)合,,從而提升材料的機械性和導電導熱性,。深入這方面的研究,對石墨烯進行官能團修飾,,能夠使其化學活性更加豐富[3-4]。由于石墨烯具有上述的結(jié)構(gòu)特性,,越來越多的研究者開始著眼于以石墨烯為基底的合成材料,。制備氧化石墨烯的原料主要是石墨、高錳酸鉀和濃硫酸,。
石墨烯薄膜具有優(yōu)異的面內(nèi)熱導率和良好的柔鈿性,,因此經(jīng)常在可穿戴設備、電子設備等領域被用作散熱材料使用,。劉忠范院士團隊[78]通過等離子增強化學氣相沉積法(PECVD)在藍寶石襯底上生長石墨烯納米壁,,得到的納米壁具有獨特的結(jié)構(gòu)和出色的熱導率。在輸入電流為350mA的情況下,,基于石墨烯納米壁組裝的LED在光輸出功率方面提高了37%左右,,而溫度卻降低了3.8%,說明石墨烯納米壁可用作LED應用中增強散熱的良好材料,。Kim[79]等人使用球磨法將氟化石墨剝落為氟化石墨烯溶液,,然后通過真空抽濾得到10pm厚的超薄氟化石墨烯薄膜(EGF),顯示出242Wm-1K-1的優(yōu)異面內(nèi)熱導率,。Guo_等人通過涂布法制備了一種厚度可控的可拉伸石墨烯薄膜,。這種石墨烯薄膜具有良好的柔韌性和優(yōu)異的導熱性能,,在施加3.2V電壓時,薄膜可以在6s內(nèi)從室溫快速升溫至45°C,。而去除外加電壓后,,石墨烯薄膜可在5s內(nèi)迅速冷卻至室溫,實驗結(jié)果顯示其既具有快速的電加熱響應,,又具有高效的散熱能力,。氧化石墨烯懸浮液可以用于鋰電池負極改性。生產(chǎn)氧化石墨烯生產(chǎn)企業(yè)
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,。單層氧化石墨烯粉體
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(zhì),,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(jié)合制備出了高質(zhì)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(zhì)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(jié)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(jié)構(gòu)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。單層氧化石墨烯粉體