关于氧化石墨烯

当今社会日益增长的能源与环境需求对储能电池技术的发展既是机遇也是严峻的挑战。纳米碳材料如碳纳米管与石墨烯因其优异的导电能力、良好的机械性能以及独特的形貌与结构特征在储能电池技术领域中的应用越来越普遍。本文通过综述近年来碳纳米管与石墨烯分别作为锂离子电池的复合电极材料、负极活性材料、导电添加剂以及新型锂硫电池用复合导电载体的***应用进展，重点讨论了这两类纳米碳材料的不同应用模式对储能电池容量性能、倍率性能以及循环寿命的影响。同时对目前研究中存在的问题进行了总结，并对未来发展方向，如开发低成本与环境友好的高质量材料合成技术、提升材料的分散能力以有效构筑复合电极结构以及开发新的应用模式等进行了展望。超级铜具有优异的高频性能，强磁场下交流（频率约1MHz）等效电阻，相比纯铜低20%以上。关于氧化石墨烯

由于石墨烯三维网络具有巨大的比表面积和独特的光电特性，基于石墨烯的材料已被用于各种传感设备的构造。俞书宏教授团队［３８］制备了ＲＧＯ／聚氨酯（ＰＵ）海绵传感器，其电阻变化依赖于在压缩变形过程中导电纳米纤维之间接触程度的改变。测试表明，该压力传感器可以检测低至９Ｐａ的压力，当压力到达４５Ｐａ时能够提供清晰的输出信号，具有非常高的灵敏性，并且可以在１万次循环测试中输出可重复的信号。基于ＲＧＯ／ＰＵ海绵压力传感器具有高灵敏度、长循环寿命和可大规模制造的特点，使其有希望成为制造低成本人造皮肤的理想选择。官能化氧化石墨烯功能氧化石墨烯还可以用于无机非金属复合材料领域。

    氧化石墨烯一般由石墨经强酸氧化而得。主要有三种制备氧化石墨的方法:Brodie法，Staudenmaier法和Hummers法。其中Hummers法的制备过程的时效性相对较好而且制备过程中也比较安全，是目前**常用的一种。它采用浓硫酸中的高锰酸钾与石墨粉末经氧化反应之后，得到棕色的在边缘有衍生羧酸基及在平面上主要为酚羟基和环氧基团的石墨薄片，此石墨薄片层可以经超声或高剪切剧烈搅拌剥离为氧化石墨烯，并在水中形成稳定、浅棕黄色的单层氧化石墨烯悬浮液。由于共轭网络受到严重的官能化，氧化石墨烯薄片具有绝缘的特质。经还原处理可进行部分还原，得到化学修饰的石墨烯薄片。虽然***得到的石墨烯产物或还原氧化石墨烯都具有较多的缺陷，导致其导电性不如原始的石墨烯，不过这个氧化−剥离−还原的制程可有效地让不可溶的石墨粉末在水中变得可加工，提供制作还原氧化石墨烯的途径。而且其简易的制程及其溶液可加工性，考虑量产的工业制程中，上述工艺已成为制造石墨烯相关材料及组件的极具吸引力的工艺过程。

    溶剂热法是指在特制的密闭反应器(高压釜)中，采用有机溶剂作为反应介质，通过将反应体系加热至临界温度(或接近临界温度)，在反应体系中自身产生高压而进行材料制备的一种有效方法。溶剂热法解决了规模化制备石墨烯的问题，同时也带来了电导率很低的负面影响。为解决由此带来的不足，研究者将溶剂热法和氧化还原法相结合制备出了高质量的石墨烯。Dai等发现溶剂热条件下还原氧化石墨烯制备的石墨烯薄膜电阻小于传统条件下制备石墨烯。溶剂热法因高温高压封闭体系下可制备高质量石墨烯的特点越来越受科学家的关注。溶剂热法和其他制备方法的结合将成为石墨烯制备的又一亮点。石墨烯的制备方法还有高温还原、光照还原、外延晶体生长法、微波法、电弧法、电化学法等。笔者在以上基础上提出一种机械法制备纳米石墨烯微片的新方法，并尝试宏量生产石墨烯的研究中取得较好的成果。如何综合运用各种石墨烯制备方法的优势，取长补短，解决石墨烯的难溶解性和不稳定性的问题，完善结构和电性能等是今后研究的热点和难点，也为今后石墨烯的制备与合成开辟新的道路。 石墨烯含有丰富的官能团，易于分散。

    化学气十日沉干jI法制备三维石烯的j制箭烯卡¨似，以甲烷为碳源．氧气和氩气为辅助怵，泡沫过渡金属底l-2h：积基形状类似的泡沫状烯，利川划蚀液将冷却后带底的f器烯泡沫中的坫划脚if'b：．从mj火僻九支撑构架的j维石烯泡沫。(、h{21]等利ff】化学气相沉I法分)j』J平f1l曲泡沫镍底f：．制舒r具有三维连通络纳fjlJ的鞋烯泡沫材料。研究发现．石墨烯泡沫完整地制色!淋J的纳构．以尢缝连接的力‘式卡勾成r全连通的体．仃低J奠、大扎隙率、高比表面积和优异的电荷他能力等特点。Wu等利用该方法也成功制备J，氮掺杂维r烯泡沫．．此外．利用这种方法还能获得各种具有优砰特性的维r烯泡沫。。Iiu等以泡沫Ni为呔．通过化学卡¨fjl成功制备rJfj于*胚抗原检测的大孔维烯泡沫。 氧化石墨烯具有两亲性，是因为其含有官能团。常规氧化石墨烯售价

氧化石墨烯材料可以用于聚合物复合材料的原位聚合。关于氧化石墨烯

材料应用范围很广。氧化石墨烯是一种性能优异的新型碳材料，具有较高的比表面积和表面丰富的官能团。氧化石墨烯复合材料包括聚合物类复合材料以及无机物类复合材料更是具有广泛的应用领域，因此氧化石墨烯的表面改性成为另一个研究重点。石墨烯通常可由氧化石墨烯还原得到，其主要的制备方法有机械剥离法、化学还原法、溶剂热还原法、光催化还原法、化学气相沉积法等。其中，化学还原法由于具有成本低、工艺简单易控等特点而备受科研工作者的推崇。目前，用于制备还原氧化石墨烯或石墨烯的化学还原剂主要有钠与硼氢化钠混合液、硼氢化钠和硫酸混合液、氢碘酸、氢碘酸与乙酸混合液，钠-氨，对苯二酚，维生素C-氨基酸，L-对抗坏血酸，锌粉，铝粉，铁，碱，水合肼，二甲基肼，硫化氢以及氢化钠等。然而，在利用这些还原剂的过程中，高温、大量有机溶剂以及有毒药品的使用限制了大规模生产还原氧化石墨烯。因此，开发一种简单易行、反应条件温和、生产成本低、环境友好型的还原氧化石墨烯的方法是十分必要的。关于氧化石墨烯