導電石墨烯復合材料

對于氧化石墨烯聚合物復合材料的諸多研究結果表明，氧化石墨烯及還原得到的石墨烯在高分子復合材料中具有的力學、電學、阻隔、熱學等著作性能提升等應用優勢。目前復合了氧化石墨烯高分子復合材料，已經被廣泛的應用于超級電容器、醫療用品、耐高溫型材料制造、阻隔薄膜以及耐低溫型材料制造等方面，進一步提升了復合材料的性價比甚至增添了新的功能，為石墨烯基復合材料的發展奠定了穩定的基礎和提供了巨大的推動力。除了在有機基體材料里作為功能添加，氧化石墨烯和石墨烯也可在無機材料體系中復合，發揮其性質并得到相關應用。石墨烯含有豐富的官能團，易于分散。導電石墨烯復合材料

利用原位聚合法制備了氧化石墨烯/聚乙烯導電復合材料，結果發現當石墨烯含量為2wt.%時，復合材料的導電率達到比較高2.9x10-2s/cm，作者認為氧化石墨烯在基體中分散性較好且形成了有效的導電網絡。用格氏試劑將GO表面的羥基、環氧基和羧基格氏化，然后與TiCl4反應可制備Ziegler-Natta催化劑。利用改性過的催化劑，原位催化丙烯在GO表面聚合可生成聚丙烯-g-GO（PP-g-GO）復合材料11。該復合材料在PP樹脂中可均勻分散，減少了GO在PP中的團聚。PP-g-GO在高溫（190°C）加工過程中，GO被初步還原，從而提高了復合材料的導電性。通過這種原位聚合的方式，1.52wt.%的GO添加量即可使復合材料達到導靜電的水平（10-6S/m）。福建附近石墨烯復合材料類型氧化石墨含有豐富的羥基、羧基和環氧基等含氧官能團，更高的氧化程度，更好的剝離度。

利用GO提升復合材料的力學性能是GO一個主要應用場景，其中的關鍵是提高GO在復合材料中的分散性和調控GO與高分子基體間的相互作用38。一般而言，加入GO可以***增強復合材料的強度與韌性，且GO與高分子基體相容性越好，增***果越明顯；反之則效果降低，甚至會降低材料的韌性。尤其是rGO由于官能團較少，加入復合材料中通常在增強材料強度的同時降低韌性。不同的添加方式會導致不同的效果。原位聚合的方法既可以提高GO在高分子基體中的分散性，又能保證GO與高分子基體之間較好的化學鍵合；溶液共混法制備的復合材料中，GO分散性較好，但界面較難調控；熔融共混法中GO較難分散并不容易控制界面，得到的復合材料性能不易控制。

材料的結晶無疑與材料的性能和應用息息相關65。將氧化石墨烯與結晶材料復合，進而進行材料結晶過程的定向調整，可以實現材料性能的有效提升66。例如通過差熱法研究發現，氧化石墨烯的負載量在不斷的提升的同時，聚合物類氧化石墨烯的結晶現象也得到了有效的緩解。隨著溫度的不斷降低，與原材料相比，氧化石墨烯聚合物復合材料的結晶速度變得緩慢。與此同時，材料的基本結構并沒有隨著溫度的降低而發生明顯的改變。由此可見，一些氧化石墨烯聚合物復合材料可以被應用于各種低溫環境當中，實現耐低溫材料的更加廣泛的應用。石墨烯防腐漿料可與基體材料進行復合，從而賦予該材料導電、導熱、機械增強的性能。

 石墨烯的研究熱潮也吸引了國內外材料制備研究的興趣，石墨烯材料的制備方法已報道的有：機械剝離法、化學氧化法、晶體外延生長法、化學氣相沉積法、有機合成法和碳納米管剝離法等。1、微機械剝離法2004年，Geim等***用微機械剝離法，成功地從高定向熱裂解石墨(highlyorientedpyrolyticgraphite)上剝離并觀測到單層石墨烯。Geim研究組利用這一方法成功制備了準二維石墨烯并觀測到其形貌，揭示了石墨烯二維晶體結構存在的原因。微機械剝離法可以制備出高質量石墨烯，但存在產率低和成本高的不足，不滿足工業化和規模化生產要求，目前只能作為實驗室小規模制備。2、化學氣相沉積法化學氣相沉積法(ChemicalVaporDeposition，CVD)***在規模化制備石墨烯的問題方面有了新的突破。CVD法是指反應物質在氣態條件下發生化學反應,生成固態物質沉積在加熱的固態基體表面，進而制得固體材料的工藝技術。麻省理工學院的Kong等、韓國成均館大學的Hong等和普渡大學的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易沉積爐，通入含碳氣體，如：碳氫化合物，它在高溫下分解成碳原子沉積在鎳的表面,形成石墨烯，通過輕微的化學刻蝕，使石墨烯薄膜和鎳片分離得到石墨烯薄膜。氧化石墨還可以應用于鋰電正負極材料的復合、催化劑負載等。江蘇導熱石墨烯復合材料商家

常州第六元素擁有氧化石墨(烯)、石墨烯粉體、復合材料3大系列產品。導電石墨烯復合材料

目前的負極材料中，硅被認為是相當有有潛力的負極材料之一，因為它在自然界中含量多，還具有低的嵌鋰電位和很高的理論比容量。存在的問題是在鋰離子脫嵌過程中，硅的體積變化比較明顯，使得材料與負極集流體之間粘結性變差，造成電池循環性能的大幅度下降。同時硅還會在電池循環過程中出現團聚現象，引起電池容量的迅速下降。將硅材料和石墨烯進行復合，石墨烯可以抑制硅材料在充放電過程中的團聚，減緩硅材料的體積變化，從而提高電池的容量和循環性能。此外，石墨烯有助于電解液的浸潤，從而提高電池的性能。He等通過噴霧干燥法制備了一種高性能的石墨烯/硅復合材料（圖6.1），將氧化石墨烯與納米硅超聲混合，通過噴霧干燥后在700℃下進行煅燒得到復合材料，在200 mA g-1 的電流密度下充放電30次后，容量仍可達到1502 mAh g-1，其容量保持率為98%，說明該石墨烯/硅復合材料具有良好的循環性能導電石墨烯復合材料