无污染氧化石墨烯材料

当今世界面临着严峻的环境与能源挑战。传统能源如煤、石油的不断消耗以及环境的日益恶化严重影响了人类的日常生活以及社会的正常发展。因而开发更为高效与环境友好的能源设备越来越得到人们的强烈关注。为**的初代锂离子二次电池以其在能量密度与操作电压上明显优于传统铅酸与镍镉电池的优势，迅速应用于便携电子设备电池市场。其后，随着具有环境友好、成本低廉、循环性能稳定等诸多优势的以磷酸铁锂为**的正极材料的报道［6，7］，锂离子二次电池的应用也扩展到混合动力汽车与纯电动汽车领域。然而目前锂离子电池电极材料还存在着诸多问题，如较低的电子电导率与锂离子迁移效率、嵌脱锂过程中巨大的体积变化、电极材料与电解液的副反应造成的容量损失以及活性物质不可逆的结构变化制约材料的循环稳定性等。另外，由于目前常用的锂离子电池正极材料固有的理论容量限制，实际应用的锂离子电池的比能量密度很难突破250Wh/kg［8］，因而难以满足其在高比能量电池领域的长远发展。在这种背景下，锂硫电池作为一种新的电化学储能体系，以其超高的理论能量密度(2600Wh/kg)以及单质硫储量丰富、环境友好的特点，成为高比能二次电池的研究热点。氧化石墨烯结构跨越了一般化学和材料科学的典型尺度。无污染氧化石墨烯材料

电子产品**率密度的迅速提高使得如何有效排热成为能量存储技术快速发展的关键问题，其中，在热源和散热器之间使用的热界面材料（ＴＩＭ）是热管理系统的重要因素。ＴＩＭ用于将热管理系统中的两种固体材料连接起来，填充它们之间因表面粗糙度不理想而产生的空隙和凹槽，从而起到减小界面热阻、降低集成电路的平均温度和热点温度的作用。目前**普遍的ＴＩＭ是由填充导热材料的复合材料组成，但是随着电子产品微型化、集成化的发展，随之而来的对小型、柔初且高效散热ＴＩＭ的需求已经超出了目前ＴＩＭ的能力。因此，人们己经对具有高热导率、高机械性能的石墨烯／聚合物复合材料、石墨烯涂层等热管理材料的开发进行了***的研宄。无污染氧化石墨烯材料氧化石墨烯单片上随机分布着羟基和环氧基、羧基和羰基。

石墨烯***发现是用胶带一层层粘下来的。石墨烯的发现可以追溯到2004年，由英国曼彻斯特大学的安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫以及荷兰的斯图尔特·帕克共同发现。教授的发现源于对石墨材料进行的实验。教授们采用了一种特殊的方法，使用胶带将石墨片层层撕离，**终得到了非常薄的一层石墨片。通过对这层石墨片的观察和研究，教授们发现这个材料具有非常特殊的性质。石墨烯是一种只有一个原子层厚度的二维碳材料，由碳原子以六角晶格结构排列组成。它具有一些非常独特的性质，比如极高的电导率、优异的热导率、强度高、柔韧性好等。这些特性使得石墨烯成为研究领域中的热门材料，并在纳米科技、电子学、能源存储等众多领域展现出巨大的潜力。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。教授们的工作奠定了石墨烯研究的基础，并为未来的石墨烯应用开发打下了坚实的基础。

虽然石墨烯独特的二维片层结构可以为硫提供大量的附着位点，但多硫化物仍可从这种开放的二维结构的开口端扩散入电解液，石墨烯/硫复合结构所制备的电极仍不可避免的在循环过程中不断损失容量。以氧化石墨烯为硫负载体时，其特点是不但对硫具有物理吸附能力，还因其所含的大量官能基团与硫的化学键合展现出对硫的化学吸附能力，从而可提升复合结构的循环稳定性。氧化石墨烯类材料因其自身含有大量的表面官能基团可对硫形成额外的化学吸附能力，从而改善硫电极的循环性能，但由于氧化石墨烯本身导电能力较差，因此所制备的复合材料往往无法发挥出较高的倍率性能。因此，目前的一个研究方向是通过将石墨烯进行表面化学改性，在引入孔结构或者其他官能团来提升其对硫的物理或化学吸附的同时，不影响石墨烯本体的高导电能力，从而获得在高倍率下仍可稳定循环的锂硫电池。氧化石墨烯可以应用于锂离子电池，提高储能密度和循环倍率。

近年来，石墨烯薄膜因其高电导率和轻巧柔钿的特性而受到越来越多的关注。石高全教授课题组［５１］通过蒸发诱导自组装法对引入少量纤维素纳米晶体（ＣＮＣ）的氧化石墨分散液进行干燥处理，然后使氢碘酸对得到的薄膜化学还原，其中，ＣＮＣ能够诱导石墨烯片上形成皱纹，使其机械性能得到了进一步增强。测试结果表明，这种薄膜具有拉伸强度比较高可达８００ＭＰａ，且断裂伸长率、初性和电导率分别达到６．２２±０．１９％、１５．６４１２．２０ＭＪｍ＿３、１１０５±１７Ｓｃｍ－１，远远髙于其他文献中报道的性能。Ｃｈｅｒ＾Ｍ等人通过在单层石墨烯上沉积金膜制备了ＧＯ／Ａｕ复合电极，在沉积金膜的厚度为７ｎｍ时，复合膜在５２０ｎｍ波长处具有２４．６Ｑｍ＿２的**电阻和７４．６％的高透射率。为了更直观地分析其电学性能，Ｃｈｅｎ等人组装了基于ＧＯ／Ａｕ复合电极的超级电容器，测试发现，与基于单层石墨烯的超级电容器相比，其电容提高了１７倍，并且表现出良好的机械稳定性，证明了石墨烯复合膜在柔性电子领域具有巨大的应潜力。氧化石墨烯可如同界面活性剂一般存在界面，并降低界面间的能量。其亲水性被认知。无污染氧化石墨烯材料

氧化石墨烯分散液（SE3122、SE3522）。无污染氧化石墨烯材料

溶剂热法是指在特制的密闭反应器(高压釜)中，采用有机溶剂作为反应介质，通过将反应体系加热至临界温度(或接近临界温度)，在反应体系中自身产生高压而进行材料制备的一种有效方法。溶剂热法解决了规模化制备石墨烯的问题，同时也带来了电导率很低的负面影响。为解决由此带来的不足，研究者将溶剂热法和氧化还原法相结合制备出了高质量的石墨烯。Dai等发现溶剂热条件下还原氧化石墨烯制备的石墨烯薄膜电阻小于传统条件下制备石墨烯。溶剂热法因高温高压封闭体系下可制备高质量石墨烯的特点越来越受科学家的关注。溶剂热法和其他制备方法的结合将成为石墨烯制备的又一亮点。石墨烯的制备方法还有高温还原、光照还原、外延晶体生长法、微波法、电弧法、电化学法等。笔者在以上基础上提出一种机械法制备纳米石墨烯微片的新方法，并尝试宏量生产石墨烯的研究中取得较好的成果。如何综合运用各种石墨烯制备方法的优势，取长补短，解决石墨烯的难溶解性和不稳定性的问题，完善结构和电性能等是今后研究的热点和难点，也为今后石墨烯的制备与合成开辟新的道路。无污染氧化石墨烯材料