无污染氧化石墨烯纳米材料

氧化石墨烯的研究热潮也吸引了国内外材料植被研究的兴趣，石墨烯材料的制备方法已报道的有：机械剥离法、化学氧化法、晶体外延生长法、化学气相沉积法、有机合成法和碳纳米管剥离法等。1、微机械剥离法2004年，Geim等***用微机械剥离法，成功地从高定向热裂解石墨上剥离并观测到单层石墨烯。Geim研究组利用这一方法成功制备了准二维石墨烯并观测到其形貌，揭示了石墨烯二维晶体结构存在的原因。微机械剥离法可以制备出高质量石墨烯，但存在产率低和成本高的不足，不满足工业化和规模化生产要求，目前只能作为实验室小规模制备。2、化学气相沉积法化学气相沉积法(ChemicalVaporDeposition，CVD)***在规模化制备石墨烯的问题方面有了新的突破。CVD法是指反应物质在气态条件下发生化学反应,生成固态物质沉积在加热的固态基体表面，进而制得固体材料的工艺技术。麻省理工学院的Kong等、韩国成均馆大学的Hong等和普渡大学的Chen等在利用CVD法制备石墨烯。他们使用的是一种以镍为基片的管状简易沉积炉，通入含碳气体，如：碳氢化合物，它在高温下分解成碳原子沉积在镍的表面,形成石墨烯，通过轻微的化学刻蚀，使石墨烯薄膜和镍片分离得到石墨烯薄膜。氧化石墨烯在石墨烯材料领域中的地位重要。无污染氧化石墨烯纳米材料

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。河北生产氧化石墨烯生产厂家石墨薄片层可以经机械剥离剥离为氧化石墨烯。

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。

石墨是由大量碳原子组成的六角环形网状结构的多层叠合体，因层问结合能只有5．4kJ／tool，故在一定的外力作用下易被剥离，而剥离出的石墨单层结构即为石墨烯。20世纪3O年代，Landau和Peierls等ll提出二维晶体是热力学不稳定的，在常温常压下易分解。因此，传统理论认为石墨烯只是一个理论结构，实际中无法单独存在。直到2004年，英国科学家Geim等打破了“二维晶体无法在非***零度稳定存在”的认知，采用微机械剥离法在高定向热解石墨(HoPG)上反复剥离，**终成功制备并观察到单层石墨烯。氧化石墨烯官能团丰富，易于改性。

在用氧化还原法将石墨剥离为石墨烯的工业化生产过程中，得到的石墨烯微片富含多种含氧官能团。由于石墨烯片层上的这些缺陷，在一些情况下，石墨烯微片无法满足某些复合材料在抗静电或导电、隔热或导热等方面的特殊要求。为了修复石墨烯片层上的缺陷，提高石墨烯微片的碳含量和在导电、导热等方面的性能。通过调控氧化石墨烯的结构，降低氧化程度，降低难分解的芳香族官能团，如内酯、酮羰基、羧基等官能团的含量，从而增加后续官能团分解的效率和降低分解温度。调控氧化条件，减少面内大面积反应。该减少缺陷的方案，有助于提升还原效率，减少面内难以修复的孔洞，使碳原子排布更密集，进一步减少修复段的势垒，将能量用于增加碳原子离域尺寸，提升晶元大线，从而提升还原石墨烯的本征导电性。研发了深度还原技术，并通过自主开发的还原设备，将石墨烯微片碳的质量分数提高到90%以上；且粉末电导率相比还原前提升20倍，达到了4000S/m以上。GO氧化石墨（烯）为黄褐色或者黑褐色膏状物料。过滤氧化石墨烯水处理

氧化石墨烯分散液在水中具有很好的分散性，样品单层率＞90%，产品经轻微搅拌就可与水相互溶。无污染氧化石墨烯纳米材料

从化学结构可以看到，石墨烯具有垂直于晶面方向的大π键，此结构决定了其具有优异的电化学性能，在室温下的导热系数可高达５３００Ｗ·（ｍ·Ｋ）－１，能够比肩比较好的碳纳米管导热材料。常温下其电子迁移率甚至高于碳纳米管和硅晶体，属于世界上电阻率**小的材料。此外，石墨烯还具有完全敞开双表面的结构特性，也就是说它类似于不饱和有机分子，能够进行一系列的有机反应，能够与聚合物或无机物结合，从而提升材料的机械性和导电导热性。深入这方面的研究，对石墨烯进行官能团修饰，能够使其化学活性更加丰富［３－４］。由于石墨烯具有上述的结构特性，越来越多的研究者开始着眼于以石墨烯为基底的合成材料。无污染氧化石墨烯纳米材料