官能化氧化石墨烯

**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。氧化石墨烯易于剥离成稳定的氧化石墨烯分散液，易于成膜。官能化氧化石墨烯

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、电导率和热导率上海制备氧化石墨烯类型石墨烯防腐浆料中分散有少层石墨烯，且具有较高的稳定性。

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。石墨烯具有良好的导电性能，能够与涂料中的锌粉产生协同效应。

随着5G时代的到来，电子设备运行速度***增加的同时，其尺寸也在向微型化发展，这势必会导致电子设备在运行过程中产生大量的热量，从而影响其稳定性、可靠性和安全性。因此，设计和制备具有高性能的高导热散热材料是促进电子设备发展的关键问题之一。另外，随着工业的快速发展和人口的迅速增长，石油、煤炭、天然气等不可再生化石燃料的消耗日益增多，导致能源愈发短缺，因此制备能够有效吸收、转换和利用太阳能的新型热能存储材料成为了目前急需解决的难题。由于石墨烯具有高热导率、高吸光性及优异的机械性能，被作为制备热能存储材料、散热材料等热管理材料的理想选择。氧化石墨烯分散液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。氧化石墨烯涂料

玻纤增强复合材料具有优异的力学与耐磨性能。官能化氧化石墨烯

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。官能化氧化石墨烯