氧化石墨烯研发

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。利用氧化石墨制备的石墨烯导热膜，导热系数高。氧化石墨烯研发

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％。标准氧化石墨烯价格氧化石墨烯具有两亲性，是因为其含有官能团。

真空抽滤法是一种制备石墨烯薄膜的**常见方法。由于氧化石墨烯的片层含有大量羧基、羰基等亲水性含氧官能团，并且片层间具有静电相互作用不容易团聚，因此在不借助分散剂的情况下也能在水溶液中分散均匀，从而形成稳定的分散液，非常有利于真空抽滤过程中片层的紧密排列［４３，４４］。Ｌｉｕ［４５】等人采用真空抽滤法制备了具有有序排列结构和高密度的ＧＯ／ＰＤＡ复合膜。在ＧＯ／ＰＤＡ复合膜中，ＧＯ的含氧官能团与ＰＤＡ的胺基之间存在氢键相互作用，并且ＰＤＡ对ＧＯ具有还原的作用。在经过３０００°Ｃ高温处理之后，ＰＤＡ被转化为具有***石墨晶体结构的ＣＰＤＡ纳米颗粒（ＣＰＤＡＮＰｓ），对石墨烯片层起到了增强的作用，从而使复合膜的拉伸强度、电导率和热导率

材料应用范围很广。氧化石墨烯是一种性能优异的新型碳材料，具有较高的比表面积和表面丰富的官能团。氧化石墨烯复合材料包括聚合物类复合材料以及无机物类复合材料更是具有广泛的应用领域，因此氧化石墨烯的表面改性成为另一个研究重点。石墨烯通常可由氧化石墨烯还原得到，其主要的制备方法有机械剥离法、化学还原法、溶剂热还原法、光催化还原法、化学气相沉积法等。其中，化学还原法由于具有成本低、工艺简单易控等特点而备受科研工作者的推崇。目前，用于制备还原氧化石墨烯或石墨烯的化学还原剂主要有钠与硼氢化钠混合液、硼氢化钠和硫酸混合液、氢碘酸、氢碘酸与乙酸混合液，钠-氨，对苯二酚，维生素C-氨基酸，L-对抗坏血酸，锌粉，铝粉，铁，碱，水合肼，二甲基肼，硫化氢以及氢化钠等。然而，在利用这些还原剂的过程中，高温、大量有机溶剂以及有毒药品的使用限制了大规模生产还原氧化石墨烯。因此，开发一种简单易行、反应条件温和、生产成本低、环境友好型的还原氧化石墨烯的方法是十分必要的。氧化石墨烯是单一的原子层，可以随时在横向尺寸上扩展到数十微米。

氧化石墨烯的性能：（1）含有丰富的羟基、羧基和环氧基等含氧官能团，更高的氧化程度，更好的剥离度；（2）易于接枝改性，可与复合材料进行原位复合，从而赋予复合材料导电、导热、增强、阻燃、***抑菌等性能；（3）易于剥离成稳定的氧化石墨烯分散液，易于成膜。氧化石墨烯的应用领域：应用于热管理、橡胶、塑料、树脂、纤维等高分子复合材料领域，还可以应用于锂电正负极材料的复合、催化剂负载等。氧化石墨烯分散液的性能：（1）含有丰富的羟基、羧基和环氧基等含氧官能团；（2）易于接枝改性，可与复合材料进行原位复配，从而赋予复合材料导电、导热、增强、阻燃、***、抑菌等性能；（3）SE3122在水中具有很好的分散性，样品单层率＞90%，产品经轻微搅拌就可与水相互溶；氧化石墨烯分散液的应用领域：应用于锂电正负极材料，还可以应用于橡胶、塑料、树脂、纤维等高分子复合材料领域。氧化石墨烯悬浮液可以用于锂电池负极改性。新型氧化石墨烯生产企业

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。氧化石墨烯研发

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。氧化石墨烯研发