合成石墨烯复合材料研发

纳米粒子作为填料制备的高分子复合材料具有优异的性能，广泛应用于汽车、飞机、建筑、电子器件等领域。其中性能的提升与纳米粒子在复合材料中的分散状态和纳米粒子与高分子基体之间的相互作用有很大的关系1-5。多数纳米粒子与高分子不相容，在复合材料中无法形成均相体系，从而制约纳米粒子对高分子复合材料的增强作用6,7。GO表面有丰富的官能团，与很多高分子材料之间有较高相容性，可以用作多种高分子复合材料增强填料，复合后可以为复合材料带来力学、电学、热学等多方面性能的提升。石墨烯抗静电阻燃复合材料高氧指数，以及良好的流动性与力学性能。合成石墨烯复合材料研发

目前锂离子电池的负极材料以石墨为主，现阶段几乎达到其理论容量值，因此高容量负极材料引起了当前锂离子电池中的研究热点。负极材料，应该具有良好的锂离子和电子传输能力。石墨烯表面可以存储锂离子，具有高的电子迁移能力。与此同时石墨烯作为负极材料还可以缩短锂离子的传输路径。Bulusheva等将氧化石墨烯置于浓硫酸中加热，之后在惰性气体中进行高温煅烧得到表面有2-5 nm孔的石墨烯，该石墨烯材料具有良好的倍率性能[2]。Jiang等将氧化石墨烯水热处理后再通过强碱制备得到多孔石墨烯，在0.05 C 倍率下首圈放电容量可达到2207 mAh g-1；在高倍率5 C下容量可达到220 mAh g-1[3]。华南理工大学的Lian等[4]将氧化石墨烯置于高温煅烧炉中在惰性气体的保护下还原得到层数少、缺陷少、杂质少的高质量石墨烯，并将其用作锂离子电池负极材料。山东石墨烯复合材料铜玻纤增强复合材料户外使用具有超长耐候性。

氧化石墨烯在聚合物基体中可以限制聚合物链的流动性，在燃烧过程中，各向异性氧化石墨烯形成碳层网络，阻碍降解产物的逸出。还原后石墨烯还具有较高热导率，有助于燃烧区域狙击的热量扩散，因此氧化石墨烯/聚合物复合材料可用作阻燃材料。此外，氧化石墨烯还可提高PS、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯等聚合物的耐热性60,61。这是因为氧化石墨烯的含氧基团与聚合物的氢键配位后，使复合材料的自由离子量缩减，进而在一定程度上降低了复合材料的振动频率。研究人员通过共混法，以氧化石墨烯和混合材料树脂用作原材料，进行氧化石墨烯聚合物复合材料的制备。实验结果发现所制备的复合树脂材料与单纯的树脂相比，耐热性能有了***的提升，这无疑为耐热材料的良好应用打下了坚实稳定的基础，也推动了耐热材料的发展62。

制备聚合物/石墨烯纳米复合材料**关键的一步是将石墨烯分散到聚合物基体之中。好的分散状态能保证石墨烯与聚合物基体的接触界面比较大化，从而影响到整个复合材料的性能。因此，科学家们付出了大量的努力，以求将改性或者未改性的石墨烯均匀分散到聚合物基体之中，并且取得了一定的成果。到目前为止，大多数复合材料主要采用了以下三种方法来制备：一、溶液共混法；二、原位聚合法；三、熔融共混法[148]。值得一提的是，由于氧化石墨烯还原法是目前***能大规模制备石墨烯的方法，而制备复合材料通常需要大量的石墨烯原料，所以制备复合材料使用的基本上为改性或还原的氧化石墨烯。氧化石墨还可以应用于锂电正负极材料的复合、催化剂负载等。

当前，石墨烯材料研究领域真正的挑战是如何低成本、大批量地生产高质量的石墨烯薄层,从而进行大规模应用.石墨烯材料的制备思路可分为自上而下从石墨或碳纳米管剥离得到石墨烯与自下而上地用分子合成石墨稀两种（图1）[23].前者以石墨稀和碳纳米管为原料通过机械剥离法、液相剥离法、氧化还原法等方法将石墨片层从石墨中剥离出来，后者通过含碳化合物以化学气相沉积和有机合成等途径来合成石墨烯。机械剥离法直接从石墨出发，通过一定的机械力将石墨片层剥离，可以制备得到缺陷较少的石墨烯材料.Geim小组就是通过“撕胶带”的机械剥离法***制备出了单层石墨烯.氧化石墨烯易于接枝改性，可与复合材料进行原位复合。山东附近石墨烯复合材料商家

氧化石墨烯分散液为棕黑色溶液。合成石墨烯复合材料研发

    化学氧化还原法制备石墨烯是**有希望实现工业化宏量生产的方法之一，与其它方法相比，化学氧化还原法具有成本低廉、工艺简单、生产设备简易、单次产量比较大、产品层数集中（1~3层）等诸多优点，但其石墨烯的sp2杂化完美结构很难通过还原的方式完全恢复，难以得到电、热等方面的优异性能[28-29].氧化石墨还原法是先用强氧化剂将石墨氧化，通过氧化反应在石墨边缘接上一些羧基，并在石墨层间插入一些环氧基团、羟基和酮基，使石墨层间距增大，范德华力变小，环氧基团、羟基和酮基等基团的引入有利于石墨片层的剥离.氧化石墨经适当的超声波剥离处理，得到氧化石墨烯纳米片.然后再还原剥离的氧化石墨烯片，常用的还原剂有水合肼、硼氢化钠、抗坏血酸、对苯二酚等，然而这些还原剂的毒性大，对人体和环境均易造成伤害，因此寻找无毒、无害的绿色还原剂或还原方式显得尤为迫切.还原可以去除氧化石墨烯的大部分环氧基团、羟基、酮基，制备出还原氧化石墨烯纳米片，但氧化石墨烯边缘的羧基很难被还原.由于强氧化剂的氧化作用，氧化石墨烯虽然经过一定的还原剂还原，其晶格结构得到一定的修复，但很难完全还原到石墨六角蜂巢状结构。 合成石墨烯复合材料研发