无污染氧化石墨烯

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。氧化石墨烯可以应用于锂离子电池。无污染氧化石墨烯

相变材料（ＰＣＭ）通过材料发生物态的变化（如融化、凝固等）来储存及释放能量，从而达到热管理的目的。但是，相变材料在作为热管理材料使用时有三个主要缺点：本征热导率低、对光的吸收率低以及形状稳定性差［６（）＿６２］。因此，通常通过添加导热填料来改善这些缺点，石墨烯由于具有高本征热导率、高长径比而经常被作为制备具有高性能相变复合材料的理想填料。在现阶段研究中，石墨烯基相变复合材料在热管理方向的应用主要分为光－热转换材料、热－电转换材料、电－热转换材料三种。内蒙古新型氧化石墨烯制造石墨烯导电与电池活性材料共混后，能够有效降低极片电阻率和提高电池的循环性能。

石墨烯薄膜具有优异的面内热导率和良好的柔钿性，因此经常在可穿戴设备、电子设备等领域被用作散热材料使用。刘忠范院士团队［７８］通过等离子增强化学气相沉积法（ＰＥＣＶＤ）在蓝宝石衬底上生长石墨烯纳米壁，得到的纳米壁具有独特的结构和出色的热导率。在输入电流为３５０ｍＡ的情况下，基于石墨烯纳米壁组装的ＬＥＤ在光输出功率方面提高了３７％左右，而温度却降低了３．８％，说明石墨烯纳米壁可用作ＬＥＤ应用中增强散热的良好材料。Ｋｉｍ［７９］等人使用球磨法将氟化石墨剥落为氟化石墨烯溶液，然后通过真空抽滤得到１０ｐｍ厚的超薄氟化石墨烯薄膜（ＥＧＦ），显示出２４２Ｗｍ－１Ｋ－１的优异面内热导率。Ｇｕｏ＿等人通过涂布法制备了一种厚度可控的可拉伸石墨烯薄膜。这种石墨烯薄膜具有良好的柔韧性和优异的导热性能，在施加３．２Ｖ电压时，薄膜可以在６ｓ内从室温快速升温至４５°Ｃ。而去除外加电压后，石墨烯薄膜可在５ｓ内迅速冷却至室温，实验结果显示其既具有快速的电加热响应，又具有高效的散热能力。

单层石墨烯在室温下的热导率超过５０００Ｗｎｒ１ＩＣ１，因此被作为用于热管理系统中的理想热管理材料。近年来，人们发现取向三维石墨烯网络结构能够为热量传递提供有效路径，因此在散热材料和相变材料领域具有广阔的应用前景。刘忠范院士团队［３９］合成了用作热管理材料的石墨烯气凝胶／十八烷酸相变复合材料，在填充含量为２０ｖｏｌ％时热导率约为２．６３５Ｗｍ－１Ｋ－１，且其垂直分布的石墨烯纳米片提供了更大的光吸收及热交换面积，显著提高了太阳能的光－热转换及存储效率，远远优于其他传统的光－热转换材料。氧化石墨烯粉体只有第六元素具备规模化产能。

光－热能量转换是石墨烯相变复合材料目前应用*****的一个领域。杨鸣波教授团队［６３］通过化学气相沉积（ＣＶＤ）制备出了具有互连网络的石墨烯泡沫（ＧＦ），用于制备复合相变材料的三维骨架。研宄发现，这种相变复合材料的热导率比纯相变材料高７４４％，且具有很高的光－热转换效率，表明其在太阳能利用和存储中的巨大潜力。**近，他们团队［６４］通过冷冻铸造法制备了三维石墨烯网络，与聚乙二醇（ＰＥＧ）复合后得到具有出色的形状稳定性以及高储能密度的石墨烯相变复合材料。在１００ｍＷｃｎｒ２的模拟太阳光下照射２０分钟，相变复合材料的温度迅速升高，比较高可达到约７０°Ｃ，而纯ＰＥＧ的温度*为５５．４°Ｃ，无法完成相变过程。关闭模拟光源后，相变复合材料的温度急剧下降，当温度到达结晶点附近时，将出现另一个平台，**着热能的释放过程。实验结果表明，与纯ＰＥＧ相比，石墨烯相变复合材料在光－热能量转换方面表现出更优异的性能，有着更好的应用前景。可用于注射和挤出成型制件，尤其适用于煤炭、矿井以及石油天然气运输等领域的管材制件。内蒙古新型氧化石墨烯制造

应用于锂电正负极材料，还可以应用于橡胶、塑料、树脂、纤维等高分子复合材料领域。无污染氧化石墨烯

氧化石墨烯成膜过程中因氧化石墨烯片层以交错的方式堆叠在一起，会形成纳米通道，因而可作为分子筛。Li等[6和Joshi等|_6]研究发现氧化石墨烯膜具有一定的选择渗透性，能使水化离子半径小的离子及直径小于纳米通道孔径的气体分子通过，从而实现分子之间的分离。另外，氧化石墨烯膜还能吸附有机染料，可应用于污水处理、盐水淡化和油水分离等领域_6。Wang等l_7o]研究发现多孔纳米聚丙烯腈纤维支撑基底的氧化石墨烯膜能完全过滤水中的刚果红，且对无机盐NaSO的阻滞率达56．7。Chen等_7将氧化石墨烯和碳纳米管复合制备了还原氧化石墨烯一CNT复合滤膜，发现复合滤膜渗透率高达20～3OL·m·h·bar～，且对水中甲基橙阻滞率达97．3，对其他物质的阻滞率达99％。无污染氧化石墨烯