綠色氧化石墨烯導(dǎo)熱

從化學(xué)結(jié)構(gòu)可以看到，石墨烯具有垂直于晶面方向的大π鍵，此結(jié)構(gòu)決定了其具有優(yōu)異的電化學(xué)性能，在室溫下的導(dǎo)熱系數(shù)可高達(dá)５３００Ｗ·（ｍ·Ｋ）－１，能夠比肩比較好的碳納米管導(dǎo)熱材料。常溫下其電子遷移率甚至高于碳納米管和硅晶體，屬于世界上電阻率**小的材料。此外，石墨烯還具有完全敞開雙表面的結(jié)構(gòu)特性，也就是說它類似于不飽和有機(jī)分子，能夠進(jìn)行一系列的有機(jī)反應(yīng)，能夠與聚合物或無機(jī)物結(jié)合，從而提升材料的機(jī)械性和導(dǎo)電導(dǎo)熱性。深入這方面的研究，對(duì)石墨烯進(jìn)行官能團(tuán)修飾，能夠使其化學(xué)活性更加豐富［３－４］。由于石墨烯具有上述的結(jié)構(gòu)特性，越來越多的研究者開始著眼于以石墨烯為基底的合成材料。氧化石墨烯應(yīng)用于熱管理、橡膠、塑料、樹脂、纖維等高分子復(fù)合材料領(lǐng)域。綠色氧化石墨烯導(dǎo)熱

石墨經(jīng)過氧化處理后得到氧化石墨，氧化石墨仍保持石墨的層狀結(jié)構(gòu)，但在每一層的石墨烯單片上引入了許多氧基功能團(tuán)。這些氧基功能團(tuán)的引入使得單一的石墨烯結(jié)構(gòu)變得非常復(fù)雜。鑒于氧化石墨烯在石墨烯材料領(lǐng)域中的地位，許多科學(xué)家試圖對(duì)氧化石墨烯的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)和準(zhǔn)確的描述，以便有利于石墨烯材料的進(jìn)一步研究，雖然已經(jīng)利用了計(jì)算機(jī)模擬、拉曼光譜，核磁共振等手段對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，但由于種種原因(不同的制備方法，實(shí)驗(yàn)條件的差異以及不同的石墨來源對(duì)氧化石墨烯的結(jié)構(gòu)都有一定的影響)，氧化石墨烯的精確結(jié)構(gòu)還無法得到確定。大家普遍接受的結(jié)構(gòu)模型是在氧化石墨烯單片上隨機(jī)分布著羥基和環(huán)氧基，而在單片的邊緣則引入了羧基和羰基。**近的理論分析表明氧化石墨烯的表面官能團(tuán)并不是隨機(jī)分布，而是具有高度的相關(guān)性。福建制備氧化石墨烯粉體常州第六元素的子公司南通第六元素的生產(chǎn)規(guī)模在國內(nèi)居首。

    氧化石墨烯一般由石墨經(jīng)強(qiáng)酸氧化而得。主要有三種制備氧化石墨的方法:Brodie法，Staudenmaier法和Hummers法。其中Hummers法的制備過程的時(shí)效性相對(duì)較好而且制備過程中也比較安全，是目前**常用的一種。它采用濃硫酸中的高錳酸鉀與石墨粉末經(jīng)氧化反應(yīng)之后，得到棕色的在邊緣有衍生羧酸基及在平面上主要為酚羥基和環(huán)氧基團(tuán)的石墨薄片，此石墨薄片層可以經(jīng)超聲或高剪切劇烈攪拌剝離為氧化石墨烯，并在水中形成穩(wěn)定、淺棕黃色的單層氧化石墨烯懸浮液。由于共軛網(wǎng)絡(luò)受到嚴(yán)重的官能化，氧化石墨烯薄片具有絕緣的特質(zhì)。經(jīng)還原處理可進(jìn)行部分還原，得到化學(xué)修飾的石墨烯薄片。雖然***得到的石墨烯產(chǎn)物或還原氧化石墨烯都具有較多的缺陷，導(dǎo)致其導(dǎo)電性不如原始的石墨烯，不過這個(gè)氧化?剝離?還原的制程可有效地讓不可溶的石墨粉末在水中變得可加工，提供制作還原氧化石墨烯的途徑。而且其簡易的制程及其溶液可加工性，考慮量產(chǎn)的工業(yè)制程中，上述工藝已成為制造石墨烯相關(guān)材料及組件的極具吸引力的工藝過程。

光－熱能量轉(zhuǎn)換是石墨烯相變復(fù)合材料目前應(yīng)用*****的一個(gè)領(lǐng)域。楊鳴波教授團(tuán)隊(duì)［６３］通過化學(xué)氣相沉積（ＣＶＤ）制備出了具有互連網(wǎng)絡(luò)的石墨烯泡沫（ＧＦ），用于制備復(fù)合相變材料的三維骨架。研宄發(fā)現(xiàn)，這種相變復(fù)合材料的熱導(dǎo)率比純相變材料高７４４％，且具有很高的光－熱轉(zhuǎn)換效率，表明其在太陽能利用和存儲(chǔ)中的巨大潛力。**近，他們團(tuán)隊(duì)［６４］通過冷凍鑄造法制備了三維石墨烯網(wǎng)絡(luò)，與聚乙二醇（ＰＥＧ）復(fù)合后得到具有出色的形狀穩(wěn)定性以及高儲(chǔ)能密度的石墨烯相變復(fù)合材料。在１００ｍＷｃｎｒ２的模擬太陽光下照射２０分鐘，相變復(fù)合材料的溫度迅速升高，比較高可達(dá)到約７０°Ｃ，而純ＰＥＧ的溫度*為５５．４°Ｃ，無法完成相變過程。關(guān)閉模擬光源后，相變復(fù)合材料的溫度急劇下降，當(dāng)溫度到達(dá)結(jié)晶點(diǎn)附近時(shí)，將出現(xiàn)另一個(gè)平臺(tái)，**著熱能的釋放過程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與純ＰＥＧ相比，石墨烯相變復(fù)合材料在光－熱能量轉(zhuǎn)換方面表現(xiàn)出更優(yōu)異的性能，有著更好的應(yīng)用前景。石墨烯環(huán)氧樹脂純度高、電性能優(yōu)異且硬度和柔韌性佳。

真空抽濾法是一種制備石墨烯薄膜的**常見方法。由于氧化石墨烯的片層含有大量羧基、羰基等親水性含氧官能團(tuán)，并且片層間具有靜電相互作用不容易團(tuán)聚，因此在不借助分散劑的情況下也能在水溶液中分散均勻，從而形成穩(wěn)定的分散液，非常有利于真空抽濾過程中片層的緊密排列［４３，４４］。Ｌｉｕ［４５】等人采用真空抽濾法制備了具有有序排列結(jié)構(gòu)和高密度的ＧＯ／ＰＤＡ復(fù)合膜。在ＧＯ／ＰＤＡ復(fù)合膜中，ＧＯ的含氧官能團(tuán)與ＰＤＡ的胺基之間存在氫鍵相互作用，并且ＰＤＡ對(duì)ＧＯ具有還原的作用。在經(jīng)過３０００°Ｃ高溫處理之后，ＰＤＡ被轉(zhuǎn)化為具有***石墨晶體結(jié)構(gòu)的ＣＰＤＡ納米顆粒（ＣＰＤＡＮＰｓ），對(duì)石墨烯片層起到了增強(qiáng)的作用，從而使復(fù)合膜的拉伸強(qiáng)度、電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率氧化石墨烯材料有濾餅形態(tài)。官能化氧化石墨烯納米材料

氧化石墨烯分散液含有豐富的羥基、羧基和環(huán)氧基等含氧官能團(tuán)。綠色氧化石墨烯導(dǎo)熱

氧化石墨烯的性能：（1）含有豐富的羥基、羧基和環(huán)氧基等含氧官能團(tuán)，更高的氧化程度，更好的剝離度；（2）易于接枝改性，可與復(fù)合材料進(jìn)行原位復(fù)合，從而賦予復(fù)合材料導(dǎo)電、導(dǎo)熱、增強(qiáng)、阻燃、***抑菌等性能；（3）易于剝離成穩(wěn)定的氧化石墨烯分散液，易于成膜。氧化石墨烯的應(yīng)用領(lǐng)域：應(yīng)用于熱管理、橡膠、塑料、樹脂、纖維等高分子復(fù)合材料領(lǐng)域，還可以應(yīng)用于鋰電正負(fù)極材料的復(fù)合、催化劑負(fù)載等。氧化石墨烯分散液的性能：（1）含有豐富的羥基、羧基和環(huán)氧基等含氧官能團(tuán)；（2）易于接枝改性，可與復(fù)合材料進(jìn)行原位復(fù)配，從而賦予復(fù)合材料導(dǎo)電、導(dǎo)熱、增強(qiáng)、阻燃、***、抑菌等性能；（3）SE3122在水中具有很好的分散性，樣品單層率＞90%，產(chǎn)品經(jīng)輕微攪拌就可與水相互溶；氧化石墨烯分散液的應(yīng)用領(lǐng)域：應(yīng)用于鋰電正負(fù)極材料，還可以應(yīng)用于橡膠、塑料、樹脂、纖維等高分子復(fù)合材料領(lǐng)域。綠色氧化石墨烯導(dǎo)熱