目前锂离子电池的负极材料以石墨为主,现阶段几乎达到其理论容量值,因此高容量负极材料引起了当前锂离子电池中的研究热点。负极材料,应该具有良好的锂离子和电子传输能力。石墨烯表面可以存储锂离子,具有高的电子迁移能力。与此同时石墨烯作为负极材料还可以缩短锂离子的传输路径。Bulusheva等将氧化石墨烯置于浓硫酸中加热,之后在惰性气体中进行高温煅烧得到表面有2-5nm孔的石墨烯,该石墨烯材料具有良好的倍率性能[2]。Jiang等将氧化石墨烯水热处理后再通过强碱制备得到多孔石墨烯,在0.05C倍率下首圈放电容量可达到2207mAhg-1;在高倍率5C下容量可达到220mAhg-1[3]。华南理工大学的Lian等[4]将氧化石墨烯置于高温煅烧炉中在惰性气体的保护下还原得到层数少、缺陷少、杂质少的高质量石墨烯,并将其用作锂离子电池负极材料。由于石墨烯独特的电子结构及良好的导电性,因此石墨烯很有可能成为组成纳米电子器件的比较好材料。江苏新型石墨烯复合材料使用方法
聚合物太阳能电池常采用氧化铟锡(ITO)作为透明导电电极。其中ITO成本较高,机械稳定性较差,即使在很小的外界机械应力作用下ITO膜也易产生微裂纹导致膜电阻增加,从而使光电器件的性能下降。石墨烯优异的光学性能和机械强度及韧性,使其在柔性光伏器件的透明电极中具有更好应用潜力[97]。Xu等[98]将氧化石墨烯溶液旋涂成膜,然后在700℃下用肼蒸汽还原,所得石墨烯薄膜的薄层电阻为1.79×104Ω/sq,电导率为22.3S/cm,将其在有机光伏电池中(OPVs)作为透明电极,所得器件的功率转换效率为0.13%。这种方法制备得到的石墨烯薄膜不仅可以用于有机光伏电池,还可以用于其他光学器件,例如平板显示器等。Zhang等[99]对氧化石墨烯进行950℃热还原,再使用标准工业光刻以及O2等离子体蚀刻工艺对还原的石墨烯薄膜进行精确可控地刻蚀,制备了石墨烯网状透明电极(GME),提高了电极的透光率。北京制备石墨烯复合材料管材氧化石墨易于接枝改性,可与复合材料进行原位复合。
石墨烯(graphene)是近几年来发展起来的一种新型二维无机纳米材料,自从其发现以来,石墨烯在化学、物理、材料、电子等各个领域显示了广阔的应用前景。尤其是它极高的机械强度,出色的导电和导热性能,以及丰富的来源(石墨),使其能作为一种理想的无机纳米填料来制备聚合物复合材料。但是目前为止,石墨烯材料的大规模制备,以及如何将石墨烯均匀地分散到聚合物基体中并且优化石墨烯与聚合物基体之间的界面作用力一直是科学界及工业界尚待解决的难题。本学位论文围绕着这些问题,运用了多种新颖的方法实现了对石墨烯以及功能化石墨烯材料的合成,并制备了多种高性能的石墨烯/聚合物复合材料,这些材料在航空、运输、生物医药等方面具有潜在的应用价值。
在碳纳米管上负载纳米粒子得到了广泛的关注和研究,这种新型的纳米结构也已经在生物医药、催化、传感器的领域取得了一定的进展。相对于碳纳米管,石墨烯具有相似的稳定的物理性质,但是具有更高的比表面积,因此,在石墨烯上负载纳米粒子同样有希望得到新的纳米结构,并改变其物理特性而产生更为丰富的功能与应用。除与纳米粒子复合外,石墨烯与其他碳基纳米材料也可复合组装形成复合材料。Liu等人通过共价连接的方法制备了石墨烯/富勒烯复合材料,发现富勒烯修饰后的石墨烯非线性光学性能得到了显著提高。Yang等人将碳纳米管与石墨烯混合制备了一种新型的超级电容器,发现当石墨烯含量为90%时比电容高达326.5F/g。同时,许多课题组也证明石墨烯/碳纳米管复合材料在制备透明导电薄膜方面的优势,他们发现石墨烯与碳纳米管混合后制备的导电薄膜在性能上要优于单一组分的导电薄膜。高导电石墨烯铜复合材料又称为超级铜。
由于氧化石墨烯上的含氧基团,可以在特定条件下去除而部分恢复石墨烯的一些本征的性质如导电性,因此,目前对于氧化石墨烯的应用,主要是作为制备石墨烯以及石墨烯基复合材料的前驱体,用氧化石墨烯作为制备石墨烯前驱体的研究将在下个小节中重点介绍。实际上,由于氧化石墨烯本身所具有的一些吸引人的性质,如二维纳米结构、活性的表面基团、高比表面积、良好的力学性能等,氧化石墨烯也被***用于一些复合材料以及功能材料。中。。氧化石墨烯应用于热管理、橡胶、塑料、树脂、纤维等高分子复合材料领域。上海导电石墨烯复合材料生产企业
第六元素石墨烯产品品种多。江苏新型石墨烯复合材料使用方法
使用高阻隔性能高分子薄膜,可防止由于氧气等气体的渗透而引起的微生物繁殖和封装内容的氧化;防止香味、溶剂等的流出,提高内容物的储存性。所以提高薄膜阻隔性能十分有必要,市场需求量巨大。高阻隔性包装材料如乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)、聚偏氯乙烯(PVDC)、聚胺(PA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等与氧化石墨烯复合,可使复合材料的阻隔性能得到进一步提升。Wu等45人报道了表面活性官能化的氧化石墨烯(SGO)与双(三乙氧基硅丙基)四硫化物(BTESPT)作为天然橡胶(NR)的多功能纳米填料的研究结果。作者通过简单的方法成功地将BtTPT分子接枝到氧化石墨烯的表面上,得到的SGO可以通过溶液混合在NR中实现精细分散。研究发现,在低填充量下,SGO***的改善了NR的气体阻隔性能。图5.5显示了在25°C处测量的SGO/NR纳米复合材料(P)的透气性。将其与未填充NR(P0)进行比较,P/P0的值作为SGO加载量的函数进行了表示。很明显,当SGO含量为0.3wt.%时,P/P0急剧下降至52%,此后缓慢下降。因此,0.3wt.%的SGO可与16.7%的粘土添加效果相媲美,大幅度改善NR的气体阻隔性能。江苏新型石墨烯复合材料使用方法