氧化石墨烯技术

大规模制备高质量的石墨烯晶体材料是所有应用的基础,发展简单可控的化学制备方法是**为方便、可行的途径,这需要化学家们长期不懈的探索和努力;石墨烯的化学修饰：将石墨烯进行化学改性、掺杂、表面官能化以及合成石墨烯的衍生物，发展出石墨烯及其相关材料(grapheneandrelatedmaterials)，来实现更多的功能和应用;石墨烯的表面化学:由于石墨烯晶体独特的原子和电子结构，气体分子与石墨烯表面间的相互作用将表现出许多特有的现象，这将为表面化学特别是表面催化研究提供一个独特的模型表面;同时石墨烯具有完美的两维周期平面结构，可以作为一个理想的催化剂载体，金属/石墨烯体系将为表面催化研究提供一个全新的模型催化研究体系。氧化石墨易于接枝改性，可与复合材料进行原位复合。氧化石墨烯技术

    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。 氧化石墨烯技术石墨烯抗静电阻燃复合材料具备优异的抗静电性能和阻燃性能。

    石墨烯是碳材料家族的新成员，它是由碳原子以sp2杂化轨道组成的只具有一个原子层厚度的单层片状结构材料。同碳纳米管一样，石墨烯也以其诸多优点而被广泛的应用于储能电池领域:(1)石墨烯具有极高的比表面积，其理论值高达2600m2/g［16］，这使得石墨烯基复合电极有着很好的电解液相容性;(2)石墨烯的电导率远超其他碳材料，以石墨烯为导电结构的复合电极材料可以发挥优异的倍率性能;(3)石墨烯衍生物如氧化石墨烯(GO)与还原氧化石墨烯(ＲGO)上含有的大量官能团与缺陷位可以作为多种金属及金属氧化物纳米粒子的生长位点。这种由石墨烯矩阵组成的复合结构可以有效的抑制纳米电极材料在充放电过程中的团聚现象及电极巨大的体积变化，从而增强电极材料的容量保持率与循环稳定性。

    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。 高导电石墨烯铜复合材料的电导率可以达到108-118 % IACS，高于单晶铜和银的电导率。

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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。氧化石墨烯技术