绿色石墨烯纳米材料

石墨烯具有优异的导电性和强度等特点，未来可能成为硅的替代品，成为半导体产业新的基础材料。第六元素挂牌新三板，推动了资本与科技的结合，将有助于拓展石墨烯应用领域，加速推进我国石墨烯产业化进程。一秒钟即可充满电的手机、可以折叠成手机大小放在口袋里的平板电脑……随着石墨烯时代的到来，这些科幻片中的产品将走进现实。11月12日，江苏常州第六元素科技股份有限公司在全国中小企业股份转让系统正式挂牌，成为国内真正以石墨烯产品为主营业务的新三板上市公司。业内人士分析，资本与科技的结合，有助于拓展石墨烯应用领域，加速推进国内石墨烯产业化进程。资料显示，第六元素是一家专业从事石墨烯粉体的研发、生产、销售，以及石墨烯产品应用技术开发的高科技企业。该公司成立于2011年，借助于技术、资金及人员等重要资源，公司已完成了石墨烯粉体宏量制备生产线的升级改造。2013年11月，公司年产100吨氧化石墨（烯）/石墨烯粉体的现代化生产线投产，300吨氧化石墨生产线也正在申报立项。该公司董事长瞿研博士说，“公司将抓住上市的契机，不断完善生产工艺及制备方法，拓展应用领域，细分产品市场。”在发布会现场。盖姆、诺沃肖洛夫和帕克因为对石墨烯的发现和研究做出的贡献，于2010年被授予了诺贝尔物理学奖。绿色石墨烯纳米材料

目前第六元素全资子公司常州第六元素半导体有限公司已与客户成功开发石墨烯超级铜复合材料（“超级铜”），“超级铜”利用CVD沉积技术制备而成，石墨烯超级铜导电率高于银10%，如成功应用于电机，若按10%替换，则每年节约用电，相当于葛洲坝电站近2个月的发电量，节约电费约20亿元。近日，中国中车高电导率铜基复合材料“超级铜”登上央视《焦点访谈》节目。据中国中车介绍，“超级铜”由中车研究院与上海交通大学张荻团队联合研发，是一种高电导率铜基复合材料。“超级铜”利用石墨烯较好的导电性和力学性能与铜材料片堆叠制成，实现了石墨烯和铜的优势互补。经过实验验证，超级铜的导电性能超过银10%，如果全国10%的电机用上这种“超级铜”材料，那么一年可以节省出180多亿度电。180亿度电相当于节省出一个葛洲坝电站（2022年葛洲坝电站完成发电量）。目前，“超级铜”已完成中试验证，验证了超级铜的量产可行性，并实现了小批量生产，接下来将加快批量化制造进程。常规石墨烯导电石墨烯中碳原子的配位数为3，键与键之间的夹角为120°。

石墨烯内部碳原子的排列方式与石墨单原子层一样以sp杂化轨道成键，并有如下的特点:碳原子有4个价电子，其中3个电子生成sp键，即每个碳原子都贡献一个位于pz轨道上的未成键电子，近邻原子的pz轨道与平面成垂直方向可形成π键，新形成的π键呈半填满状态。研究证实，石墨烯中碳原子的配位数为3，每两个相邻碳原子间的键长为×10米，键与键之间的夹角为120°。除了σ键与其他碳原子链接成六角环的蜂窝式层状结构外，每个碳原子的垂直于层平面的pz轨道可以形成贯穿全层的多原子的大π键(与苯环类似)，因而具有优良的导电和光学性能。石墨烯在室温下的载流子迁移率约为15000cm/(V·s)，这一数值超过了硅材料的10倍，是已知载流子迁移率比较高的物质锑化铟(InSb)的两倍以上。在某些特定条件下如低温下，石墨烯的载流子迁移率甚至可高达250000cm/(V·s)。与很多材料不一样，石墨烯的电子迁移率受温度变化的影响较小，50~500K之间的任何温度下，单层石墨烯的电子迁移率都在15000cm/(V·s)左右。另外，石墨烯中电子载体和空穴载流子的半整数量子霍尔效应可以通过电场作用改变化学势而被观察到，而科学家在室温条件下就观察到了石墨烯的这种量子霍尔效应。

这项运用新工具2D材质的研究展示了从盐水中提供干净饮用水的现实全世界前途。为了更好地理解离子运输背后的基本机制，曼彻斯特大学的AndreGeim爵士***的一个团队制作了原子尺码的平整狭缝，尺码*为几埃。这些通道是化学惰性的，平均壁厚为埃刻度。研究人员在两块100纳米厚的石墨晶体板上制造了狭缝设备，这些石墨板是通过刨削大块石墨结晶获取的。然后在将另一块板放在***块板上之前，在石墨晶体板的每个边沿置放双层石墨烯和单层MoS2的二维原子结晶的矩形片。这样就获取了垫片厚度的空隙。“就像拿一本书，在每个外缘置放两个火柴，然后再放上另一本书，”Geim解释说，“这引致书本表面之间的空隙，空隙的高度相等火柴的厚度。在我们的事例中，这些书是原子平缓的石墨晶体，火柴是石墨烯或MoS2单层。”这种组装靠范德华力结合在一起，狭缝尺寸与水通道蛋白的直径大略相同，这对活生物体至关举足轻重。狭缝是也许的很小大小，因为具较薄间隔物的狭缝是不安定的，并且也许由于相对壁之间的吸引而塌陷。在将离子浸泡离子溶液中时，如果在其上强加电压，则离子会流过狭缝，并且该离子流将组成电流。该团队通过狭缝测量离子电导率。常州第六元素建有自动控制规模化生产线，市场占有率居国内外前列。

第六元素研发的“石墨烯重防腐涂料”，率先在国内实现了产业化应用，于2015年通过工信部组织的“科技成果鉴定”，达到“世界先进水平”。该技术目前已在国信、华润、龙源等海上风电塔筒，“京广线”陇海铁路桥梁，以及航天科工二院、中船“724所”等科研院所进行了试验性涂装。产品主要应用客户有重庆三峡、中海油、江南造船等。常州第六元素材料科技股份有限公司、中国电子科技集团公司第十四研究所、中海油常州涂料化工研究院有限公司、江苏道蓬科技有限公司联合完成的“基于薄层石墨烯的重防腐涂料体系产业化关键技术与工程应用”项目获得2022年度江苏省科学技术三等奖。石墨烯作为关键材料在防腐涂层发挥的作用尤为明显，其可以有效地阻隔外界环境、腐蚀物质等向金属基材渗透和扩散，并形成致密的保护层，具有防腐效果好，涂层厚度低，附着力高，重量轻，机械性能好，耐盐雾性能较好，寿命长久且成本低等优势，是传统防腐涂料良好的升级替代产品。石墨烯一旦在防腐涂料中成功应用，将**改善腐蚀耗损对经济发展产生的负面影响，同时也将成为工业防腐涂料的一个崭新的亮点和新的驱动点。石墨烯电池的重量介于铅酸电池和锂离子电池之间。安徽石墨烯销售

氧化石墨烯还可以应用于锂电正负极材料的复合、催化剂负载等。绿色石墨烯纳米材料

氧化-还原法制备成本低廉且容易实现，成为制备石墨烯的比较好方法，而且可以制备稳定的石墨烯悬浮液，解决了石墨烯不易分散的问题。氧化-还原法是指将天然石墨与强酸和强氧化性物质反应生成氧化石墨(GO)，经过超声分散制备成氧化石墨烯(单层氧化石墨)，加入还原剂去除氧化石墨表面的含氧基团，如羧基、环氧基和羟基，得到石墨烯。氧化-还原法被提出后，以其简单易行的工艺成为实验室制备石墨烯的**简便的方法，得到广大石墨烯研究者的青睐。Ruoff等发现通过加入化学物质例如二甲肼、对苯二酚、硼氢化钠(NaBH4)和液肼等除去氧化石墨烯的含氧基团，就能得到石墨烯。氧化-还原法可以制备稳定的石墨烯悬浮液，解决了石墨烯难以分散在溶剂中的问题。氧化-还原法的缺点是宏量制备容易带来废液污染和制备的石墨烯存在一定的缺陷，例如，五元环、七元环等拓扑缺陷或存在-OH基团的结构缺陷，这些将导致石墨烯部分电学性能的损失，使石墨烯的应用受到限制。绿色石墨烯纳米材料