浙江制备氧化石墨烯改性

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。氧化石墨烯分散液为棕黑色溶液。浙江制备氧化石墨烯改性

石墨烯薄膜具有优异的面内热导率和良好的柔钿性，因此经常在可穿戴设备、电子设备等领域被用作散热材料使用。刘忠范院士团队［７８］通过等离子增强化学气相沉积法（ＰＥＣＶＤ）在蓝宝石衬底上生长石墨烯纳米壁，得到的纳米壁具有独特的结构和出色的热导率。在输入电流为３５０ｍＡ的情况下，基于石墨烯纳米壁组装的ＬＥＤ在光输出功率方面提高了３７％左右，而温度却降低了３．８％，说明石墨烯纳米壁可用作ＬＥＤ应用中增强散热的良好材料。Ｋｉｍ［７９］等人使用球磨法将氟化石墨剥落为氟化石墨烯溶液，然后通过真空抽滤得到１０ｐｍ厚的超薄氟化石墨烯薄膜（ＥＧＦ），显示出２４２Ｗｍ－１Ｋ－１的优异面内热导率。Ｇｕｏ＿等人通过涂布法制备了一种厚度可控的可拉伸石墨烯薄膜。这种石墨烯薄膜具有良好的柔韧性和优异的导热性能，在施加３．２Ｖ电压时，薄膜可以在６ｓ内从室温快速升温至４５°Ｃ。而去除外加电压后，石墨烯薄膜可在５ｓ内迅速冷却至室温，实验结果显示其既具有快速的电加热响应，又具有高效的散热能力。浙江制备氧化石墨烯改性氧化石墨还可以应用于锂电正负极材料的复合、催化剂负载等。

石墨经过氧化处理后得到氧化石墨，氧化石墨仍保持石墨的层状结构，但在每一层的石墨烯单片上引入了许多氧基功能团。这些氧基功能团的引入使得单一的石墨烯结构变得非常复杂。鉴于氧化石墨烯在石墨烯材料领域中的地位，许多科学家试图对氧化石墨烯的结构进行详细和准确的描述，以便有利于石墨烯材料的进一步研究，虽然已经利用了计算机模拟、拉曼光谱，核磁共振等手段对其结构进行分析，但由于种种原因(不同的制备方法，实验条件的差异以及不同的石墨来源对氧化石墨烯的结构都有一定的影响)，氧化石墨烯的精确结构还无法得到确定。大家普遍接受的结构模型是在氧化石墨烯单片上随机分布着羟基和环氧基，而在单片的边缘则引入了羧基和羰基。**近的理论分析表明氧化石墨烯的表面官能团并不是随机分布，而是具有高度的相关性。

涂膜法是一种操作简单、效率相对较高的制备方法，常见的涂膜法可分为喷涂法和旋涂法两种。３〇＾０山６［４６］等人将００悬浮液喷涂在预热后的５１／３丨０２基材上，待溶剂完全蒸发后得到石墨烯薄膜。在喷涂过程中，可通过调节喷雾持续时间和分散液浓度来精确地控制ＧＯ片的厚度及密度，进一步还原后所得到的石墨烯薄膜可作为Ｐ型半导体，并表现出良好的场效应响应。除了普遍使用的喷涂法之外，Ｌｉａｎ［４７］等人将电喷雾沉积法与卷对卷工艺相结合，经过机械压实和２２００°Ｃ高温处理后得到***石墨烯薄膜，热导率比较高可达１４３４Ｗｎｒ１Ｋ－１，并且可实现大面积生产。Ｂａｏ［４］等人将ＧＯ分散液沉积在强氧化剂处理过的玻璃基材表面，并使基材分别以５００ｒｐｍ、８００ｒｐｍ和１６００ｒｐｍ的速度旋转３０ｓ，***在１００°Ｃ烘箱中干燥得到超薄石墨烯薄膜，其电阻可降低至１〇２？ｌ〇３ｎｎｒ２范围之间，透光率高达８０％，在透明导体方向有着良好的应用前景。氧化石墨烯的含氧官能团可以用于晶体的结合位点。

**近几年，国内外在石墨烯基薄膜散热方面取得了积极进展，接下来需要科学家和工业界一起努力，将石墨烯基薄膜应用在实际器件热管理中。目前，国内外生产石墨烯基薄膜的机构超过20家。国内如哈尔滨工业大学杜善义院士团队制备出三维石墨烯基散热材料，由哈尔滨赫兹新材料科技有限公司投资1500万元，年可生产石墨烯散热片60万片，实现产值3000万元。东旭光电、厦门烯成石墨烯科技有限公司、深圳六碳科技有限公司、北京石墨烯散热膜片研发有限责任公司、贵州新碳高科有限责任公司、常州富烯等在石墨烯导热膜产业化方面也取得了积极进展。国外的如瑞典的斯玛特高科技股份有限公司（SHT，SmartHighTechAB）在石墨烯导热膜方面也有自己独特的技术，据报道，SHT公司的石墨烯薄膜热导率已超过现有石墨薄膜的热导率。氧化石墨烯结构复杂，制备工艺具有技术壁垒。浙江制备氧化石墨烯改性

氧化石墨烯单片上随机分布着羟基和环氧基、羧基和羰基。浙江制备氧化石墨烯改性

石墨烯宏观体材料的形状可通过改变不同的制备方法、反应基底及反应容器等对其进行调控，但其微观结构的可控性和重复性差。具有相同宏观形貌的石墨烯相关理化性能也不尽相同，甚至相差很大。因此，对于实现宏观体石墨烯材料微观结构的控制是今后研究的一个难点。当前制备石墨烯宏观体材料大部分都是以氧化石墨、氧化石墨烯以及还原氧化石墨烯等石墨烯氧化物为原料，但这些石墨烯氧化物在电学性能和力学性能等方面都略有减弱，制备出来的石墨烯宏观体材料的结构性能也就与理论研究结果差距较大，因而对石墨烯宏观体制备原料的开发以及结构性能的提高是至关重要的。尽管石墨烯宏观体材料较大的比表面积和良好的电学性能可应用于环境治理和电子器件等领域，但石墨烯良好的透光和导热性能仍待进一步的研究应用。浙江制备氧化石墨烯改性