2025-06-13 02:07:08
對氧化石墨烯的化學(xué)還原早在1962年就有過(guò)文獻報道,Boehm等人發(fā)現片層氧化石墨能在堿性,水合肼,硫化氫或二價(jià)鐵離子的條件下還原成只含少量H和O的碳納米片層[49]。2007年,Ruoff等人系統的研究了水合肼對氧化石墨烯的還原,他們先將氧化石墨在水中進(jìn)行超聲剝離得到穩定分散的氧化石墨烯水溶液,再加入水合肼,并在80°C左右回流,發(fā)現隨著(zhù)反應的進(jìn)行,許多黑色固體顆粒從溶液體系中沉淀下來(lái)。說(shuō)明隨著(zhù)含氧基團的離去,石墨烯片層間的π-π共軛作用增強致使石墨烯在水中發(fā)生了不可逆的團聚[89]。這種團聚現象可以通過(guò)對氧化石墨烯的表面修飾得到控制,比如,Ruoff等人在氧化石墨烯水溶液中加入聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)后再進(jìn)行還原,由于PSS與石墨烯的非共價(jià)作用,抑制了石墨烯的團聚,得到了穩定的單層石墨烯溶液[90]。隨后,各種表面活性劑[91],共軛聚合物[92,93],共軛小分子[94,95]等也被用來(lái)非共價(jià)修飾還原石墨烯。還原氧化石墨烯之前對之進(jìn)行共價(jià)改性也能抑制石墨烯的團聚,如Ruoff等人先用異氰酸苯酯對氧化石墨烯改性,再用二甲肼還原,同樣得到穩定的石墨烯溶液[96]。用聚合物對氧化石墨烯進(jìn)行共價(jià)改性后再還原也是目前常用的制備可溶性石墨烯的方法。常州第六元素氧化石墨(烯)產(chǎn)能達到1400噸/年,石墨烯粉產(chǎn)能達到100噸/年。北京附近石墨烯復合材料研發(fā)
在非導電聚合物基體中加入導電填料通常能使聚合物表現出一定的導電性,而且聚合物導電性隨著(zhù)填料含量的增加呈現出一種非線(xiàn)性的提高。當在填料添加量達到某一個(gè)數值,即逾滲閾值時(shí),這些填料能在基體中形成導電網(wǎng)絡(luò ),使復合材料的導電性能大幅度增強。因此,石墨烯本身良好的導電性以及寬高比決定了它可以作為一種理想的無(wú)機相來(lái)制備導電復合材料。相比于對石墨烯基復合材料導電性能的研究,對聚合物/石墨烯復合材料導熱性能的研究要少很多,這可能是由于在碳納米管增加聚合物導熱性能的研究中效果不甚理想的緣故。不同于導電性的增強,好的導熱性需要很強聚合物與填料之間的結合力。因此,原位聚合法在制備導熱性能良好的復合材料時(shí)具有一定的優(yōu)勢。北京附近石墨烯復合材料研發(fā)可應用于電機、變壓器、電力電纜、電氣柜、新能源汽車(chē)、風(fēng)力發(fā)電、電觸頭材料等領(lǐng)域。
單純的導電聚合物在充放電循環(huán)的過(guò)程中通常穩定性較差,使得其在電容器電極等方面的應用受到了限制,開(kāi)發(fā)具有優(yōu)異導電性能的復合材料勢在必行。石墨烯和導電聚合物共軛結構的相互作用可以增強基體導電性,同時(shí)又可以實(shí)現結構的增強。因此,導電聚合物與氧化石墨烯的復合成為一個(gè)研究熱點(diǎn)49。雖然GO本身并不導電,但是在高分子加工過(guò)程中GO可以部分還原,而導電填料與基體間的強界面作用以及導電填料在基體中良好的分散性能更有利于聚合物基體導電性能的提高53。表2列出了一些GO在一些類(lèi)型的高分子基體中電學(xué)性能提升效果。
目前,國內很多機械領(lǐng)域正向智慧化方向發(fā)展,傳感器、數據采集、發(fā)送、傳輸、接收設備成為必然,但很多自動(dòng)化器件在潮濕、雨雪天氣下具有濕滯嚴重、電阻漂移、數據采集傳輸困難等缺陷??紤]將氧化石墨烯應用于機械自動(dòng)化領(lǐng)域,可以提高數據采集、傳輸的準確性。(2)石墨烯的制備方法有多種,其中化學(xué)氣相沉積法和氧化還原法應用**為***。(3)石墨烯廣泛應用在材料化學(xué)領(lǐng)域中且優(yōu)勢明顯:如石墨烯及其衍生物是許多合成催化劑的重要組分,廣泛應用于化學(xué)、電化學(xué)或光學(xué)反應的催化劑,或者作為用于加載金屬、氧化物、酶或其他碳納米材料的催化劑的碳質(zhì)載體;此外,石墨烯也成為了電池材料、無(wú)機材料、電容器的新型制備材料。(4)目前,國內很多機械領(lǐng)域正向智慧化方向發(fā)展,將氧化石墨烯應用于機械自動(dòng)化領(lǐng)域,可以**提高數據采集、傳輸的準確性。(5)石墨烯目前在油田化學(xué)領(lǐng)域的應用有了新進(jìn)展,尤其是鉆井液降濾失劑以及納米孔隙頁(yè)巖封堵劑已經(jīng)初見(jiàn)成效。氧化石墨烯易于剝離成穩定的氧化石墨烯分散液,易于成膜。
外,其他方面的應用也和聚合物導電性的提升緊密相關(guān)。例如,應用原位聚合法可以將氧化石墨烯與導電聚合物材料進(jìn)行復合。這一方法可以在保證制備得到的超級電容器電極高充放電性能和高穩定性的同時(shí)提升電容器的**性。聚合物和氧化石墨烯復合材料已經(jīng)被廣泛應用于電容器電極材料中,制備的電容器電極材料的比電容可達421.4F/g甚至更高50-52。因此,還原后的氧化石墨烯作為填料對提升聚合物的導電性能具有明顯的效果,極大地促進(jìn)了各種高分子材料在電容器及多種電子元件生產(chǎn)中的應用。常州第六元素擁有石墨烯微片的缺陷修復/比表面可控技術(shù)。北京附近石墨烯復合材料研發(fā)
利用氧化石墨制備的石墨烯導熱膜,導熱系數高。北京附近石墨烯復合材料研發(fā)
納米粒子作為填料制備的高分子復合材料具有優(yōu)異的性能,廣泛應用于汽車(chē)、飛機、建筑、電子器件等領(lǐng)域。其中性能的提升與納米粒子在復合材料中的分散狀態(tài)和納米粒子與高分子基體之間的相互作用有很大的關(guān)系1-5。多數納米粒子與高分子不相容,在復合材料中無(wú)法形成均相體系,從而制約納米粒子對高分子復合材料的增強作用6,7。GO表面有豐富的官能團,與很多高分子材料之間有較高相容性,可以用作多種高分子復合材料增強填料,復合后可以為復合材料帶來(lái)力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)等多方面性能的提升。北京附近石墨烯復合材料研發(fā)