改性氧化石墨烯复合材料

当今社会日益增长的能源与环境需求对储能电池技术的发展既是机遇也是严峻的挑战。纳米碳材料如碳纳米管与石墨烯因其优异的导电能力、良好的机械性能以及独特的形貌与结构特征在储能电池技术领域中的应用越来越普遍。本文通过综述近年来碳纳米管与石墨烯分别作为锂离子电池的复合电极材料、负极活性材料、导电添加剂以及新型锂硫电池用复合导电载体的***应用进展，重点讨论了这两类纳米碳材料的不同应用模式对储能电池容量性能、倍率性能以及循环寿命的影响。同时对目前研究中存在的问题进行了总结，并对未来发展方向，如开发低成本与环境友好的高质量材料合成技术、提升材料的分散能力以有效构筑复合电极结构以及开发新的应用模式等进行了展望。氧化石墨烯颜色为棕黄色，市面上常见的产品有粉末状、片状以及溶液状的。改性氧化石墨烯复合材料

随着工业的发展，漏油、有机溶剂、染料和重金属对水的污染己成为**严重的环境问题之一，因此必须开发出能够有效吸收和去除水中污染物的新型材料。石墨烯三维气凝胶由于具有高孔隙率、低密度和良好的环境友好性等特点，经常被作为一种高效的可循环吸收材料。（）１１［４（）］等人通过ＧＯ与吡咯溶液的水热反应制备了氮掺杂的三维石墨烯水凝胶，所得到的石墨烯骨架具有２．１ｍｇｃｍ－３的**密度和２８０ｍ２ｇ－１的大表面积，因此对各种类型的油和有机溶剂均有着出色的吸附能力，其吸附量高达自身重量的６００倍，远远高于其他常见的碳材料吸附剂。云南制备氧化石墨烯改性氧化石墨烯的精确结构还无法得到确定。

由于石墨烯三维网络具有巨大的比表面积和独特的光电特性，基于石墨烯的材料已被用于各种传感设备的构造。俞书宏教授团队［３８］制备了ＲＧＯ／聚氨酯（ＰＵ）海绵传感器，其电阻变化依赖于在压缩变形过程中导电纳米纤维之间接触程度的改变。测试表明，该压力传感器可以检测低至９Ｐａ的压力，当压力到达４５Ｐａ时能够提供清晰的输出信号，具有非常高的灵敏性，并且可以在１万次循环测试中输出可重复的信号。基于ＲＧＯ／ＰＵ海绵压力传感器具有高灵敏度、长循环寿命和可大规模制造的特点，使其有希望成为制造低成本人造皮肤的理想选择。

自碳纳米管(CNTs)在1991年被Iijima报道以来［10］，这种具有一维纳米尺寸的管状碳材料以其独特的力学、电学、热学及光学特性，在电极材料、医学、储氢装置和催化剂等诸多领域［11～13］得到了广泛的应用。锂离子电池领域是碳纳米管相当有潜力的应用方向之一。首先，碳纳米管自身就是一种***的锂离子电池负极材料;其次，碳纳米管尤其是使用化学气相沉积技术制备的定向生长的三维碳纳米管阵列具备优异的机械强度，并且由于其独特的弹道电子传导效应及抗电迁移能力，其电导率可高达105S/m［14］。将其作为三维导电结构或导电添加剂加入到其他电极材料之中，不但可提高复合电极的电子与离子传输能力，还可***增强电极的机械性能。氧化石墨烯分散液含有丰富的羟基、羧基和环氧基等含氧官能团。

氧化石墨烯成膜过程中因氧化石墨烯片层以交错的方式堆叠在一起，会形成纳米通道，因而可作为分子筛。Li等[6和Joshi等|_6]研究发现氧化石墨烯膜具有一定的选择渗透性，能使水化离子半径小的离子及直径小于纳米通道孔径的气体分子通过，从而实现分子之间的分离。另外，氧化石墨烯膜还能吸附有机染料，可应用于污水处理、盐水淡化和油水分离等领域_6。Wang等l_7o]研究发现多孔纳米聚丙烯腈纤维支撑基底的氧化石墨烯膜能完全过滤水中的刚果红，且对无机盐NaSO的阻滞率达56．7。Chen等_7将氧化石墨烯和碳纳米管复合制备了还原氧化石墨烯一CNT复合滤膜，发现复合滤膜渗透率高达20～3OL·m·h·bar～，且对水中甲基橙阻滞率达97．3，对其他物质的阻滞率达99％。利用氧化石墨制备的石墨烯导热膜，导热系数高。改性氧化石墨烯复合材料

氧化石墨烯单片上随机分布着羟基和环氧基、羧基和羰基。改性氧化石墨烯复合材料

根据组装方式的不同．石墨烯能形成一维纤维结构、二维平面结构和三维体结构的石墨烯宏观体。纤维结构的石墨烯宏观体在可穿戴电子设备上具有广阔的应用前景，而二维和三维结构的石墨烯宏观体在超级电容器以及环境水处理方面表现出较强的优势。石墨烯纤维作为典型的一维结构的石墨烯宏观体，是一种具有大长径比的宏观石攫烯材料。2011年Xu等***合成石墨烯纤维，且发现石墨烯纤维强度高、韧性好、可编织，可作为柔性电池的关键材料。时隔两年．空心石墨烯纤维诞生，其直径为数十至数百微米。空心石墨烯纤维具有内壁和外表面．相对于石墨烯纤维其比表面积增大，具有良好的催化、分离和敏感特性“。石墨烯膜或石墨烯纸作为二维平面结构石墨烯宏观体的**．足一种有序度低于石墨叠层结构的平面宏观石墨烯材料。Dikin等通过真空辅助抽滤氧化石墨烯胶状悬浮液，实现石墨烯的定向组装，***获得了氧化石墨烯纸。通过对其还原即可获得石墨烯纸。且研究表明石墨烯纸具有电导率高(1716S·cm)、导热性能好(1434W·m·K一)以及气体渗透性好…等特性。改性氧化石墨烯复合材料