氧化石墨烯成膜過程中因氧化石墨烯片層以交錯的方式堆疊在一起,會形成納米通道,因而可作為分子篩。Li等[6和Joshi等|_6]研究發(fā)現(xiàn)氧化石墨烯膜具有一定的選擇滲透性,能使水化離子半徑小的離子及直徑小于納米通道孔徑的氣體分子通過,從而實現(xiàn)分子之間的分離。另外,氧化石墨烯膜還能吸附有機染料,可應(yīng)用于污水處理、鹽水淡化和油水分離等領(lǐng)域_6。Wang等l_7o]研究發(fā)現(xiàn)多孔納米聚丙烯腈纖維支撐基底的氧化石墨烯膜能完全過濾水中的剛果紅,且對無機鹽NaSO的阻滯率達56.7。Chen等_7將氧化石墨烯和碳納米管復(fù)合制備了還原氧化石墨烯一CNT復(fù)合濾膜,發(fā)現(xiàn)復(fù)合濾膜滲透率高達20~3OL·m·h·bar~,且對水中甲基橙阻滯率達97.3,對其他物質(zhì)的阻滯率達99%。石墨烯可應(yīng)用于橡膠、塑料、樹脂、纖維等高分子復(fù)合材料領(lǐng)域,從而提高復(fù)合材料的機械性能。江蘇制備氧化石墨烯材料
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在用氧化還原法將石墨剝離為石墨烯的工業(yè)化生產(chǎn)過程中,得到的石墨烯微片富含多種含氧官能團。由于石墨烯片層上的這些缺陷,在一些情況下,石墨烯微片無法滿足某些復(fù)合材料在抗靜電或?qū)щ姟⒏魺峄驅(qū)岬确矫娴奶厥庖蟆榱诵迯?fù)石墨烯片層上的缺陷,提高石墨烯微片的碳含量和在導(dǎo)電、導(dǎo)熱等方面的性能。通過調(diào)控氧化石墨烯的結(jié)構(gòu),降低氧化程度,降低難分解的芳香族官能團,如內(nèi)酯、酮羰基、羧基等官能團的含量,從而增加后續(xù)官能團分解的效率和降低分解溫度。調(diào)控氧化條件,減少面內(nèi)大面積反應(yīng)。該減少缺陷的方案,有助于提升還原效率,減少面內(nèi)難以修復(fù)的孔洞,使碳原子排布更密集,進一步減少修復(fù)段的勢壘,將能量用于增加碳原子離域尺寸,提升晶元大線,從而提升還原石墨烯的本征導(dǎo)電性。研發(fā)了深度還原技術(shù),并通過自主開發(fā)的還原設(shè)備,將石墨烯微片碳的質(zhì)量分數(shù)提高到90%以上;且粉末電導(dǎo)率相比還原前提升20倍,達到了4000S/m以上。
根據(jù)組裝方式的不同.石墨烯能形成一維纖維結(jié)構(gòu)、二維平面結(jié)構(gòu)和三維體結(jié)構(gòu)的石墨烯宏觀體。纖維結(jié)構(gòu)的石墨烯宏觀體在可穿戴電子設(shè)備上具有廣闊的應(yīng)用前景,而二維和三維結(jié)構(gòu)的石墨烯宏觀體在超級電容器以及環(huán)境水處理方面表現(xiàn)出較強的優(yōu)勢。石墨烯纖維作為典型的一維結(jié)構(gòu)的石墨烯宏觀體,是一種具有大長徑比的宏觀石攫烯材料。2011年Xu等***合成石墨烯纖維,且發(fā)現(xiàn)石墨烯纖維強度高、韌性好、可編織,可作為柔性電池的關(guān)鍵材料。時隔兩年.空心石墨烯纖維誕生,其直徑為數(shù)十至數(shù)百微米。空心石墨烯纖維具有內(nèi)壁和外表面.相對于石墨烯纖維其比表面積增大,具有良好的催化、分離和敏感特性“。石墨烯膜或石墨烯紙作為二維平面結(jié)構(gòu)石墨烯宏觀體的**.足一種有序度低于石墨疊層結(jié)構(gòu)的平面宏觀石墨烯材料。Dikin等通過真空輔助抽濾氧化石墨烯膠狀懸浮液,實現(xiàn)石墨烯的定向組裝,***獲得了氧化石墨烯紙。通過對其還原即可獲得石墨烯紙。且研究表明石墨烯紙具有電導(dǎo)率高(1716S·cm)、導(dǎo)熱性能好(1434W·m·K一)以及氣體滲透性好…等特性。石墨烯含有豐富的官能團,易于分散。
大規(guī)模制備高質(zhì)量的石墨烯晶體材料是所有應(yīng)用的基礎(chǔ),發(fā)展簡單可控的化學(xué)制備方法是**為方便、可行的途徑,這需要化學(xué)家們長期不懈的探索和努力;石墨烯的化學(xué)修飾:將石墨烯進行化學(xué)改性、摻雜、表面官能化以及合成石墨烯的衍生物,發(fā)展出石墨烯及其相關(guān)材料(grapheneandrelatedmaterials),來實現(xiàn)更多的功能和應(yīng)用;石墨烯的表面化學(xué):由于石墨烯晶體獨特的原子和電子結(jié)構(gòu),氣體分子與石墨烯表面間的相互作用將表現(xiàn)出許多特有的現(xiàn)象,這將為表面化學(xué)特別是表面催化研究提供一個獨特的模型表面;同時石墨烯具有完美的兩維周期平面結(jié)構(gòu),可以作為一個理想的催化劑載體,金屬/石墨烯體系將為表面催化研究提供一個全新的模型催化研究體系。石墨烯防腐漿料 與粉料相比,漿料中的石墨烯更易于分散在基體材料中。上海氧化石墨烯研發(fā)
氧化石墨烯分散液為棕黑色溶液。江蘇制備氧化石墨烯材料
從實際應(yīng)用的角度看,石墨烯需要和基板接觸,因此,減少石墨烯薄膜和基板之間的接觸熱阻是石墨烯熱管理應(yīng)用必須考慮的問題。單層或少數(shù)層石墨烯和基板之間的范德華力可以保證石墨烯和基板之間很好的熱耦合[42]。但是石墨烯薄膜由于厚度較大,范德華力遠遠不能滿足熱從基板傳遞到石墨烯薄膜上。傳統(tǒng)的連接基板和散熱片之間的導(dǎo)熱膠由于體積和熱導(dǎo)率較低的原因,已經(jīng)滿足不了實際應(yīng)用的需求,必須采用共價鍵等其他的方式,以增強熱傳遞的效率。本團隊在這方面做了一些探索性的工作,主要采用在石墨烯薄膜和二氧化硅界面引入功能化分子的方法。實驗結(jié)果表明,引入功能化分子后,熱點的散熱效果提高了近1倍江蘇制備氧化石墨烯材料