无污染氧化石墨烯材料

氧化石墨烯一般由石墨经强酸氧化而得。主要有三种制备氧化石墨的方法:Brodie法，Staudenmaier法和Hummers法。其中Hummers法的制备过程的时效性相对较好而且制备过程中也比较安全，是目前**常用的一种。它采用浓硫酸中的高锰酸钾与石墨粉末经氧化反应之后，得到棕色的在边缘有衍生羧酸基及在平面上主要为酚羟基和环氧基团的石墨薄片，此石墨薄片层可以经超声或高剪切剧烈搅拌剥离为氧化石墨烯，并在水中形成稳定、浅棕黄色的单层氧化石墨烯悬浮液。由于共轭网络受到严重的官能化，氧化石墨烯薄片具有绝缘的特质。经还原处理可进行部分还原，得到化学修饰的石墨烯薄片。虽然***得到的石墨烯产物或还原氧化石墨烯都具有较多的缺陷，导致其导电性不如原始的石墨烯，不过这个氧化−剥离−还原的制程可有效地让不可溶的石墨粉末在水中变得可加工，提供制作还原氧化石墨烯的途径。而且其简易的制程及其溶液可加工性，考虑量产的工业制程中，上述工艺已成为制造石墨烯相关材料及组件的极具吸引力的工艺过程。石墨烯的导热性能优异，易分散，易加工。无污染氧化石墨烯材料

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，内蒙古氧化石墨烯材料GO氧化石墨（烯）为黄褐色或者黑褐色膏状物料。

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。

随着科技的快速发展，热管理系统越来越多地应用于现代工业、电子设备等多个领域，在热能的分散、转换与存储过程中发挥着重要作用。其中，热管理材料是热管理系统的**，因此，设计和制备具有高热导率的新型热管理材料成为了促进科技发展的关键问题之一。在众多导热材料中，石墨烯由于具有髙达５３００Ｗｎｒ１１Ｃ１的本征热导率、优异．的机械性能而受到人们的***关注，被认为是新型热管理材料的理想选择。在之前的研究中，石墨烯片在复合材料中往往呈无规分散的状态，体系内热阻较大，从而导致复合材料的热导率处于较低水平。预先构筑石墨烯三维结构能够有效降低界面热阻及接触热阻，但是距离理论值仍有较大差距。为了进一步解决存在的问题，本课题主要通过冷冻铸造法来构筑有序排列的***石墨烯三维网络结构，并制备相应的相变储能材料和散热材料氧化石墨烯易于剥离成稳定的氧化石墨烯分散液，易于成膜。

虽然石墨烯独特的二维片层结构可以为硫提供大量的附着位点，但多硫化物仍可从这种开放的二维结构的开口端扩散入电解液，石墨烯/硫复合结构所制备的电极仍不可避免的在循环过程中不断损失容量。以氧化石墨烯为硫负载体时，其特点是不但对硫具有物理吸附能力，还因其所含的大量官能基团与硫的化学键合展现出对硫的化学吸附能力，从而可提升复合结构的循环稳定性。氧化石墨烯类材料因其自身含有大量的表面官能基团可对硫形成额外的化学吸附能力，从而改善硫电极的循环性能，但由于氧化石墨烯本身导电能力较差，因此所制备的复合材料往往无法发挥出较高的倍率性能。因此，目前的一个研究方向是通过将石墨烯进行表面化学改性，在引入孔结构或者其他官能团来提升其对硫的物理或化学吸附的同时，不影响石墨烯本体的高导电能力，从而获得在高倍率下仍可稳定循环的锂硫电池。氧化石墨烯官能团丰富，易于改性，可以官能化。合成氧化石墨烯

氧化石墨烯的精确结构还无法得到确定。无污染氧化石墨烯材料

除了可以将太阳能转换为热能存储之外，石墨烯相变材料也可以将电能转换为热能存储。Ｗａｎｇ［６５］等人通过冰模板法制备了石墨烯纳米片（ＧＮＰ）气凝胶，然后与石蜡复合得到相变复合材料，具有高导热性、较好的形状稳定性和热稳定性，当ＧＮＰ含量为４．１ｗｔ％时热导率可达到１．４２Ｗｍ－１１Ｃ１。此外，当电压为５Ｖ时，流经样品的电流约为１．１８Ａ，此时温度迅速升高，证实了其出色的电热转换能力。Ｌｉ［６６】等人将气相扩散法和溶胶－凝胶法相结合，通过超临界Ｃ０２干燥和热退火过程，制备了具有各向异性网络的三维石墨烯气凝胶，导热率和导电率分别高达１．７１士０．２Ｗｎｒ１１Ｃ１和３４１．３Ｓｎｒ１。其相变复合材料在施加１？３Ｖ的电压时，电－热转换效率比较高可以达到８５％。这项工作能够为开发智能的电－热转换及存储系统提供理论基础，并证明了石墨烯相变复合材料在电子设备、太阳能存储利用、热管理系统等领域具备的潜力。无污染氧化石墨烯材料