化工氧化石墨烯研發(fā)

**近幾年，國(guó)內(nèi)外在石墨烯基薄膜散熱方面取得了積極進(jìn)展，接下來(lái)需要科學(xué)家和工業(yè)界一起努力，將石墨烯基薄膜應(yīng)用在實(shí)際器件熱管理中。目前，國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)石墨烯基薄膜的機(jī)構(gòu)超過(guò)20家。國(guó)內(nèi)如哈爾濱工業(yè)大學(xué)杜善義院士團(tuán)隊(duì)制備出三維石墨烯基散熱材料，由哈爾濱赫茲新材料科技有限公司投資1500萬(wàn)元，年可生產(chǎn)石墨烯散熱片60萬(wàn)片，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值3000萬(wàn)元。東旭光電、廈門烯成石墨烯科技有限公司、深圳六碳科技有限公司、北京石墨烯散熱膜片研發(fā)有限責(zé)任公司、貴州新碳高科有限責(zé)任公司、常州富烯等在石墨烯導(dǎo)熱膜產(chǎn)業(yè)化方面也取得了積極進(jìn)展。國(guó)外的如瑞典的斯瑪特高科技股份有限公司（SHT，SmartHighTechAB）在石墨烯導(dǎo)熱膜方面也有自己獨(dú)特的技術(shù)，據(jù)報(bào)道，SHT公司的石墨烯薄膜熱導(dǎo)率已超過(guò)現(xiàn)有石墨薄膜的熱導(dǎo)率。應(yīng)用于鋰電正負(fù)極材料，還可以應(yīng)用于橡膠、塑料、樹(shù)脂、纖維等高分子復(fù)合材料領(lǐng)域?；ぱ趸┭邪l(fā)

氧化石墨烯(grapheneoxide)是石墨烯的氧化物，其顏色為棕黃色，市面上常見(jiàn)的產(chǎn)品有粉末狀、片狀以及溶液狀的。因經(jīng)氧化后，其上含氧官能團(tuán)增多而使性質(zhì)較石墨烯更加活潑，可經(jīng)由各種與含氧官能團(tuán)的反應(yīng)而改善本身性質(zhì)。氧化石墨烯薄片是石墨粉末經(jīng)化學(xué)氧化及剝離后的產(chǎn)物，氧化石墨烯是單一的原子層，可以隨時(shí)在橫向尺寸上擴(kuò)展到數(shù)十微米。因此，其結(jié)構(gòu)跨越了一般化學(xué)和材料科學(xué)的典型尺度。氧化石墨烯可視為一種非傳統(tǒng)型態(tài)的軟性材料，具有聚合物、膠體、薄膜，以及兩性分子的特性。氧化石墨烯長(zhǎng)久以來(lái)被視為親水性物質(zhì)，因?yàn)槠湓谒芯哂袃?yōu)越的分散性，但是，相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，氧化石墨烯實(shí)際上具有兩親性，從石墨烯薄片邊緣到**呈現(xiàn)親水至疏水的性質(zhì)分布。因此，氧化石墨烯可如同界面活性劑一般存在界面，并降低界面間的能量。其親水性被***認(rèn)知。云南氧化石墨烯類型常州第六元素?fù)碛惺┪⑵娜毕菪迯?fù)/比表面可控技術(shù)。

當(dāng)今社會(huì)日益增長(zhǎng)的能源與環(huán)境需求對(duì)儲(chǔ)能電池技術(shù)的發(fā)展既是機(jī)遇也是嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。納米碳材料如碳納米管與石墨烯因其優(yōu)異的導(dǎo)電能力、良好的機(jī)械性能以及獨(dú)特的形貌與結(jié)構(gòu)特征在儲(chǔ)能電池技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越普遍。本文通過(guò)綜述近年來(lái)碳納米管與石墨烯分別作為鋰離子電池的復(fù)合電極材料、負(fù)極活性材料、導(dǎo)電添加劑以及新型鋰硫電池用復(fù)合導(dǎo)電載體的***應(yīng)用進(jìn)展，重點(diǎn)討論了這兩類納米碳材料的不同應(yīng)用模式對(duì)儲(chǔ)能電池容量性能、倍率性能以及循環(huán)壽命的影響。同時(shí)對(duì)目前研究中存在的問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)未來(lái)發(fā)展方向，如開(kāi)發(fā)低成本與環(huán)境友好的高質(zhì)量材料合成技術(shù)、提升材料的分散能力以有效構(gòu)筑復(fù)合電極結(jié)構(gòu)以及開(kāi)發(fā)新的應(yīng)用模式等進(jìn)行了展望。

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?wèn)結(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(jì)3O年代，Landau和Peierls等ll提出二維晶體是熱力學(xué)不穩(wěn)定的，在常溫常壓下易分解。因此，傳統(tǒng)理論認(rèn)為石墨烯只是一個(gè)理論結(jié)構(gòu)，實(shí)際中無(wú)法單獨(dú)存在。直到2004年，英國(guó)科學(xué)家Geim等打破了“二維晶體無(wú)法在非***零度穩(wěn)定存在”的認(rèn)知，采用微機(jī)械剝離法在高定向熱解石墨(HoPG)上反復(fù)剝離，**終成功制備并觀察到單層石墨烯。玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料戶外使用具有超長(zhǎng)耐候性。

在用氧化還原法將石墨剝離為石墨烯的工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中，得到的石墨烯微片富含多種含氧官能團(tuán)。由于石墨烯片層上的這些缺陷，在一些情況下，石墨烯微片無(wú)法滿足某些復(fù)合材料在抗靜電或?qū)щ?、隔熱或?qū)岬确矫娴奶厥庖蟆榱诵迯?fù)石墨烯片層上的缺陷，提高石墨烯微片的碳含量和在導(dǎo)電、導(dǎo)熱等方面的性能。通過(guò)調(diào)控氧化石墨烯的結(jié)構(gòu)，降低氧化程度，降低難分解的芳香族官能團(tuán)，如內(nèi)酯、酮羰基、羧基等官能團(tuán)的含量，從而增加后續(xù)官能團(tuán)分解的效率和降低分解溫度。調(diào)控氧化條件，減少面內(nèi)大面積反應(yīng)。該減少缺陷的方案，有助于提升還原效率，減少面內(nèi)難以修復(fù)的孔洞，使碳原子排布更密集，進(jìn)一步減少修復(fù)段的勢(shì)壘，將能量用于增加碳原子離域尺寸，提升晶元大線，從而提升還原石墨烯的本征導(dǎo)電性。研發(fā)了深度還原技術(shù)，并通過(guò)自主開(kāi)發(fā)的還原設(shè)備，將石墨烯微片碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)提高到90%以上；且粉末電導(dǎo)率相比還原前提升20倍，達(dá)到了4000S/m以上。氧化石墨烯可視為一種非傳統(tǒng)型態(tài)的軟性材料，具有聚合物、膠體、薄膜，以及兩性分子的特性?；ぱ趸┯心男?/p>

GO氧化石墨（烯）為黃褐色或者黑褐色膏狀物料。化工氧化石墨烯研發(fā)

從化學(xué)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(xué)性能，在室溫下的導(dǎo)熱系數(shù)可高達(dá)５３００Ｗ·（ｍ·Ｋ）－１，能夠比肩比較好的碳納米管導(dǎo)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(kāi)雙表面的結(jié)構(gòu)特性，也就是說(shuō)它類似于不飽和有機(jī)分子，能夠進(jìn)行一系列的有機(jī)反應(yīng)，能夠與聚合物或無(wú)機(jī)物結(jié)合，從而提升材料的機(jī)械性和導(dǎo)電導(dǎo)熱性。深入這方面的研究，對(duì)石墨烯進(jìn)行官能團(tuán)修飾，能夠使其化學(xué)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(lái)越多的研究者開(kāi)始著眼于以石墨烯為基底的合成材料?；ぱ趸┭邪l(fā)