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100mWcnr2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。氧化石墨烯长久以来被视为亲水性物质,因为其在水中具有优越的分散性。上海氧化石墨烯材料
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。 广东制备氧化石墨烯销售GO氧化石墨(粉末)为棕黑色固体。
利用石墨烯的纳米效应,将石墨烯和其他材料制备成复合薄膜也是石墨烯应用到热管理中的途径之一。如中科院陈成猛团队[58]制备出一种柔性的石墨烯-碳纤维复合膜散热片,结果表明其热导率达到977W/(m·K),其热传递的效果好于铜。**科大[59]制备出三维的石墨烯-碳纳米环薄膜,其热导率可达946W/(m·K)。浙江大学高超团队[60]报道了一种快速湿纺组装(wet-spinningassembly)的方法制备石墨烯薄膜,其热导率达530~810W/(m·K)。可见,将石墨烯和其他材料制备成复合薄膜,复合薄膜的
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。氧化石墨烯单片上随机分布着羟基和环氧基、羧基和羰基。
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%。 氧化石墨烯可以应用于锂离子电池。广东制备氧化石墨烯销售
常州第六元素制备石墨烯的方法简单易行、环境友好。上海氧化石墨烯材料
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。 上海氧化石墨烯材料