江蘇合成石墨烯復(fù)合材料研發(fā)

除作為添加劑增強(qiáng)聚合物性能外，氧化石墨烯也可單獨(dú)作為一種功能材料使用。如氧化石墨烯可作為活性吸附劑吸附廢氣，Bandosz課題組報(bào)道了氧化石墨烯對(duì)氨氣有效的吸附。氧化石墨烯也同樣在生物領(lǐng)域表現(xiàn)出了重要的應(yīng)用價(jià)值，它能作為一種新型的分子探針有效地檢測(cè)生物分子。Yang等人研究了氧化石墨烯作為藥物載體對(duì)阿霉素（DXR）的負(fù)載及可控釋放，他們發(fā)現(xiàn)阿霉素通過(guò)π-π共軛作用吸附于氧化石墨烯上，并且通過(guò)調(diào)節(jié)體系的pH值可以對(duì)阿霉素的釋放進(jìn)行調(diào)控，證明了氧化石墨烯在藥物控制釋放領(lǐng)域的潛力。**近，Ruoff課題組開(kāi)發(fā)了一種以氧化石墨烯為結(jié)構(gòu)單元的新型類(lèi)似于紙材料，他們通過(guò)將氧化石墨烯的水溶液在微孔濾膜上過(guò)濾，得到了這種氧化石墨烯紙。這種材料具有規(guī)整的互鎖式排列結(jié)構(gòu)，楊氏模量可高達(dá)40GPa，可有望廣泛應(yīng)用于電子元件，可控透氣性膜等領(lǐng)域。常州第六元素?fù)碛醒趸?烯)、石墨烯粉體、復(fù)合材料3大系列產(chǎn)品。江蘇合成石墨烯復(fù)合材料研發(fā)

    化學(xué)氧化還原法制備石墨烯是**有希望實(shí)現(xiàn)工業(yè)化宏量生產(chǎn)的方法之一，與其它方法相比，化學(xué)氧化還原法具有成本低廉、工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)易、單次產(chǎn)量比較大、產(chǎn)品層數(shù)集中（1~3層）等諸多優(yōu)點(diǎn)，但其石墨烯的sp2雜化完美結(jié)構(gòu)很難通過(guò)還原的方式完全恢復(fù)，難以得到電、熱等方面的優(yōu)異性能[28-29].氧化石墨還原法是先用強(qiáng)氧化劑將石墨氧化，通過(guò)氧化反應(yīng)在石墨邊緣接上一些羧基，并在石墨層間插入一些環(huán)氧基團(tuán)、羥基和酮基，使石墨層間距增大，范德華力變小，環(huán)氧基團(tuán)、羥基和酮基等基團(tuán)的引入有利于石墨片層的剝離.氧化石墨經(jīng)適當(dāng)?shù)某暡▌冸x處理，得到氧化石墨烯納米片.然后再還原剝離的氧化石墨烯片，常用的還原劑有水合肼、硼氫化鈉、抗壞血酸、對(duì)苯二酚等，然而這些還原劑的毒性大，對(duì)人體和環(huán)境均易造成傷害，因此尋找無(wú)毒、無(wú)害的綠色還原劑或還原方式顯得尤為迫切.還原可以去除氧化石墨烯的大部分環(huán)氧基團(tuán)、羥基、酮基，制備出還原氧化石墨烯納米片，但氧化石墨烯邊緣的羧基很難被還原.由于強(qiáng)氧化劑的氧化作用，氧化石墨烯雖然經(jīng)過(guò)一定的還原劑還原，其晶格結(jié)構(gòu)得到一定的修復(fù)，但很難完全還原到石墨六角蜂巢狀結(jié)構(gòu)。 河北制造石墨烯復(fù)合材料圖片氧化石墨烯易于剝離成穩(wěn)定的氧化石墨烯分散液，易于成膜。

對(duì)氧化石墨烯的化學(xué)還原早在1962年就有過(guò)文獻(xiàn)報(bào)道，Boehm等人發(fā)現(xiàn)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(tǒng)的研究了水合肼對(duì)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(wěn)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(xiàn)隨著反應(yīng)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)明隨著含氧基團(tuán)的離去，石墨烯片層間的π-π共軛作用增強(qiáng)致使石墨烯在水中發(fā)生了不可逆的團(tuán)聚[89]。這種團(tuán)聚現(xiàn)象可以通過(guò)對(duì)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(tuán)聚，得到了穩(wěn)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(duì)之進(jìn)行共價(jià)改性也能抑制石墨烯的團(tuán)聚，如Ruoff等人先用異氰酸苯酯對(duì)氧化石墨烯改性，再用二甲肼還原，同樣得到穩(wěn)定的石墨烯溶液[96]。用聚合物對(duì)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。

 石墨烯的研究熱潮也吸引了國(guó)內(nèi)外材料制備研究的興趣，石墨烯材料的制備方法已報(bào)道的有：機(jī)械剝離法、化學(xué)氧化法、晶體外延生長(zhǎng)法、化學(xué)氣相沉積法、有機(jī)合成法和碳納米管剝離法等。1、微機(jī)械剝離法2004年，Geim等***用微機(jī)械剝離法，成功地從高定向熱裂解石墨(highlyorientedpyrolyticgraphite)上剝離并觀測(cè)到單層石墨烯。Geim研究組利用這一方法成功制備了準(zhǔn)二維石墨烯并觀測(cè)到其形貌，揭示了石墨烯二維晶體結(jié)構(gòu)存在的原因。微機(jī)械剝離法可以制備出高質(zhì)量石墨烯，但存在產(chǎn)率低和成本高的不足，不滿足工業(yè)化和規(guī)?；a(chǎn)要求，目前只能作為實(shí)驗(yàn)室小規(guī)模制備。2、化學(xué)氣相沉積法化學(xué)氣相沉積法(ChemicalVaporDeposition，CVD)***在規(guī)?；苽涫┑膯?wèn)題方面有了新的突破。CVD法是指反應(yīng)物質(zhì)在氣態(tài)條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成固態(tài)物質(zhì)沉積在加熱的固態(tài)基體表面，進(jìn)而制得固體材料的工藝技術(shù)。麻省理工學(xué)院的Kong等、韓國(guó)成均館大學(xué)的Hong等和普渡大學(xué)的Chen等在利用CVD法制備石墨烯。他們使用的是一種以鎳為基片的管狀簡(jiǎn)易沉積爐，通入含碳?xì)怏w，如：碳?xì)浠衔铮诟邷叵路纸獬商荚映练e在鎳的表面,形成石墨烯，通過(guò)輕微的化學(xué)刻蝕，使石墨烯薄膜和鎳片分離得到石墨烯薄膜。氧化石墨應(yīng)用于熱管理、橡膠、塑料、樹(shù)脂、纖維等高分子復(fù)合材料領(lǐng)域。

外，其他方面的應(yīng)用也和聚合物導(dǎo)電性的提升緊密相關(guān)。例如，應(yīng)用原位聚合法可以將氧化石墨烯與導(dǎo)電聚合物材料進(jìn)行復(fù)合。這一方法可以在保證制備得到的超級(jí)電容器電極高充放電性能和高穩(wěn)定性的同時(shí)提升電容器的安全性。聚合物和氧化石墨烯復(fù)合材料已經(jīng)被廣泛應(yīng)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(dá)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(duì)提升聚合物的導(dǎo)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(yīng)用。石墨烯的導(dǎo)熱性能優(yōu)異，易分散，易加工。全國(guó)附近石墨烯復(fù)合材料生產(chǎn)

氧化石墨還可以應(yīng)用于鋰電正負(fù)極材料的復(fù)合、催化劑負(fù)載等。江蘇合成石墨烯復(fù)合材料研發(fā)

    GO的二維納米材料屬性:納米厚度、微米級(jí)平面尺寸從而具有極高的比表面積;高氧化程度GO的非晶態(tài)特征，使其能作為良好的2D模板，應(yīng)用于制備納米復(fù)合材料．2016年Huang［84］等人發(fā)明了一種自下而上的方法來(lái)制備類(lèi)石墨烯二維Al2O3納米片．在這種方法中，GO被用作2D模板，硫酸鋁與氫氧化鋁的共沉淀物(BAS)首先沉積到GO片上，形成的GO-Al復(fù)合板煅燒除去GO，轉(zhuǎn)換成二維Al2O3納米片，示意圖如圖8(a)所示．GO的非晶態(tài)特征使BAS能均勻地涂布在GO片上，而B(niǎo)AS的緩慢穩(wěn)定的分解保證了二維形狀的完整性．所制備的γ-Al2O3納米片作為吸附劑去除水中氟離子，吸附速度快，吸附容量大，而且在催化、環(huán)境、心理科學(xué)和復(fù)合材料方面得到廣泛應(yīng)用．。 江蘇合成石墨烯復(fù)合材料研發(fā)