中国台湾氧化石墨烯

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。相关实验结果显示，氧化石墨烯实际上具有两亲性，从石墨烯薄片边呈现亲水至疏水的性质分布。中国台湾氧化石墨烯

真空抽滤法是一种制备石墨烯薄膜的**常见方法。由于氧化石墨烯的片层含有大量羧基、羰基等亲水性含氧官能团，并且片层间具有静电相互作用不容易团聚，因此在不借助分散剂的情况下也能在水溶液中分散均匀，从而形成稳定的分散液，非常有利于真空抽滤过程中片层的紧密排列［４３，４４］。Ｌｉｕ［４５】等人采用真空抽滤法制备了具有有序排列结构和高密度的ＧＯ／ＰＤＡ复合膜。在ＧＯ／ＰＤＡ复合膜中，ＧＯ的含氧官能团与ＰＤＡ的胺基之间存在氢键相互作用，并且ＰＤＡ对ＧＯ具有还原的作用。在经过３０００°Ｃ高温处理之后，ＰＤＡ被转化为具有***石墨晶体结构的ＣＰＤＡ纳米颗粒（ＣＰＤＡＮＰｓ），对石墨烯片层起到了增强的作用，从而使复合膜的拉伸强度、电导率和热导率福建制备氧化石墨烯生产氧化石墨烯是制备导热膜的主要原料。

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。

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。

自碳纳米管(CNTs)在1991年被Iijima报道以来［10］，这种具有一维纳米尺寸的管状碳材料以其独特的力学、电学、热学及光学特性，在电极材料、医学、储氢装置和催化剂等诸多领域［11～13］得到了广泛的应用。锂离子电池领域是碳纳米管相当有潜力的应用方向之一。首先，碳纳米管自身就是一种***的锂离子电池负极材料;其次，碳纳米管尤其是使用化学气相沉积技术制备的定向生长的三维碳纳米管阵列具备优异的机械强度，并且由于其独特的弹道电子传导效应及抗电迁移能力，其电导率可高达105S/m［14］。将其作为三维导电结构或导电添加剂加入到其他电极材料之中，不但可提高复合电极的电子与离子传输能力，还可***增强电极的机械性能。常州第六元素建有自动控制规模化生产线，市场占有率居国内外前列。中国台湾氧化石墨烯

石墨烯极少添加量可改善材料力学性能。中国台湾氧化石墨烯

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。中国台湾氧化石墨烯