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外，其他方面的應用也和聚合物導電性的提升緊密相關。例如，應用原位聚合法可以將氧化石墨烯與導電聚合物材料進行復合。這一方法可以在保證制備得到的超級電容器電極高充放電性能和高穩定性的同時提升電容器的安全性。聚合物和氧化石墨烯復合材料已經被廣泛應用于電容器電極材料中，制備的電容器電極材料的比電容可達421.4F/g甚至更高50-52。因此，還原后的氧化石墨烯作為填料對提升聚合物的導電性能具有明顯的效果，極大地促進了各種高分子材料在電容器及多種電子元件生產中的應用。常州第六元素氧化石墨(烯)產能達到1400噸/年，石墨烯粉產能達到100噸/年。常州新型石墨烯復合材料圖片除作為添加劑增強聚合物性能外，氧...

聚合物太陽能電池常采用氧化銦錫（ITO）作為透明導電電極。其中ITO成本較高，機械穩定性較差，即使在很小的外界機械應力作用下ITO膜也易產生微裂紋導致膜電阻增加，從而使光電器件的性能下降。石墨烯優異的光學性能和機械強度及韌性，使其在柔性光伏器件的透明電極中具有更好應用潛力[97]。Xu等[98]將氧化石墨烯溶液旋涂成膜，然后在700 ℃下用肼蒸汽還原，所得石墨烯薄膜的薄層電阻為1.79×104 Ω／sq，電導率為22.3 S／cm，將其在有機光伏電池中（OPVs）作為透明電極，所得器件的功率轉換效率為0.13%。這種方法制備得到的石墨烯薄膜不僅可以用于有機光伏電池，還可以用于其他光學器件，例如...

許多對聚合物/碳納米管納米復合材料的研究目的在于開發和利用碳納米管出色的力學性能，同時對聚合物基體引入一些新的性能，比如導電性、導熱性等。但是，盡管許多工作集中在聚合物/碳納米管納米復合材料的研究上，許多問題仍然存在。相比于碳納米管，制備基于石墨烯的結構和功能體系更加可行，這是因為石墨烯具有更大的比表面積，更強的界面結合力，以及同樣出色的物理性能。完美石墨烯的楊氏模量和斷裂強度高達1TPa和130GPa[41]，而制備復合材料**常用的改性及還原石墨烯的楊氏模量也可達到250GPa[57,58]，高出一般的聚合物2~3個數量級，因此，在聚合物中加入改性或還原石墨烯同樣能有效地增強聚合物的力學性...

許多對聚合物/碳納米管納米復合材料的研究目的在于開發和利用碳納米管出色的力學性能，同時對聚合物基體引入一些新的性能，比如導電性、導熱性等。但是，盡管許多工作集中在聚合物/碳納米管納米復合材料的研究上，許多問題仍然存在。相比于碳納米管，制備基于石墨烯的結構和功能體系更加可行，這是因為石墨烯具有更大的比表面積，更強的界面結合力，以及同樣出色的物理性能。完美石墨烯的楊氏模量和斷裂強度高達1TPa和130GPa[41]，而制備復合材料**常用的改性及還原石墨烯的楊氏模量也可達到250GPa[57,58]，高出一般的聚合物2~3個數量級，因此，在聚合物中加入改性或還原石墨烯同樣能有效地增強聚合物的力學性...

當前，石墨烯材料研究領域真正的挑戰是如何低成本、大批量地生產高質量的石墨烯薄層,從而進行大規模應用.石墨烯材料的制備思路可分為自上而下從石墨或碳納米管剝離得到石墨烯與自下而上地用分子合成石墨稀兩種（圖1）[23].前者以石墨稀和碳納米管為原料通過機械剝離法、液相剝離法、氧化還原法等方法將石墨片層從石墨中剝離出來，后者通過含碳化合物以化學氣相沉積和有機合成等途徑來合成石墨烯。機械剝離法直接從石墨出發，通過一定的機械力將石墨片層剝離，可以制備得到缺陷較少的石墨烯材料.Geim小組就是通過“撕膠帶”的機械剝離法***制備出了單層石墨烯.高導電石墨烯銅復合材料又稱為超級銅。云南新型石墨烯復合材料生產企...

制備聚合物/石墨烯納米復合材料**關鍵的一步是將石墨烯分散到聚合物基體之中。好的分散狀態能保證石墨烯與聚合物基體的接觸界面比較大化，從而影響到整個復合材料的性能。因此，科學家們付出了大量的努力，以求將改性或者未改性的石墨烯均勻分散到聚合物基體之中，并且取得了一定的成果。到目前為止，大多數復合材料主要采用了以下三種方法來制備：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，由于氧化石墨烯還原法是目前***能大規模制備石墨烯的方法，而制備復合材料通常需要大量的石墨烯原料，所以制備復合材料使用的基本上為改性或還原的氧化石墨烯。石墨烯適用于鋰離子電池正負極材料導電添加劑，可有效...

由于氧化石墨烯上的含氧基團，可以在特定條件下去除而部分恢復石墨烯的一些本征的性質如導電性，因此，目前對于氧化石墨烯的應用，主要是作為制備石墨烯以及石墨烯基復合材料的前驅體，用氧化石墨烯作為制備石墨烯前驅體的研究將在下個小節中重點介紹。實際上，由于氧化石墨烯本身所具有的一些吸引人的性質，如二維納米結構、活性的表面基團、高比表面積、良好的力學性能等，氧化石墨烯也被***用于一些復合材料以及功能材料。中。。 玻纖增強復合料材質地輕、流動性好，良好的加工性能。山東新型石墨烯復合材料什么價格氧化石墨烯（GO）納米片表面存在親水官能團，可以在水中形成穩定的懸浮液，對水泥基材料具有很高的親和力，易于摻...

隨著工業生產和科學技術的發展,人們對導電材料提出了更新、更高的要求。目前,導電高分子材料的研究主要集中在碳系導電填料填充熱塑性基體類上,而石墨烯[1](GNS)作為一種新型的單原子層碳材料,因其獨特的結構對改善聚合物的力學性能、電性能和熱性能等具有很大的潛力。GNS的制備方法主要有:化學氣相沉積法[2,3]、外延生長法[4]和氧化還原法[5]等。相比而言,氧化還原法具有成本低、產率高等特點,有望成為規模化制備GNS的有效途徑之一。超高分子量聚乙烯(UHMWPE)具有極好的耐磨性,良好的耐低溫沖擊性和自潤滑性。本文采用溶液混合、超聲分散的方法制備了GNS/UHMWPE復合材料,發現G...

太陽能電池或光伏電池可以將太陽能直接轉化為電能。光伏裝置通常由陽極、陰極和之間的活性材料層組成，其中陰極是透明的，以便陽光能夠通過。目前，其商業應用的關鍵在于提高功率轉換效率(PCE)，同時通過開發高性能的活性層和電極材料來降低成本。石墨烯是碳原子以sp2雜化形成的獨特蜂窩巢狀的二維晶體，單層石墨烯的厚度只有0.334 nm，其比表面積高達2600 m2/g[92]，室溫下電子遷移率約為20000 cm2·V·s-1[93]，力學強度高達1060 GPa，單層吸光率只有2.3％[94]。石墨烯獨特的光電性質，使其及衍生材料被廣泛應用于透明電極[95]、對電極[96]、和電荷傳輸層[92]等結構...

聚合物的結晶過程會直接影響其加工性能，氧化石墨烯加入到聚合物中可以在復合體系中起到成核劑的作用，有效地改善聚合物的結晶過程。研究人員對聚乳酸（PLLA）/氧化石墨烯納米復合材料進行了非等溫和等溫過程中冷結晶行為的研究64。通過不同升溫速率的差熱分析發現，隨著氧化石墨烯負載量的增加，聚乳酸的結晶峰溫向低溫范圍轉移，這說明聚乳酸的非等溫冷結晶行為有明顯改善，而且氧化石墨烯可***地提高聚乳酸的結晶速率，并使其結晶機理和晶體結構保持不變。常州第六元素擁有石墨的深度插層和高解離率的制備技術。福建新型石墨烯復合材料有哪些太陽能電池或光伏電池可以將太陽能直接轉化為電能。光伏裝置通常由陽極、陰極和之間的活性...

在碳納米管上負載納米粒子得到了廣泛的關注和研究，這種新型的納米結構也已經在生物醫藥、催化、傳感器的領域取得了一定的進展。相對于碳納米管，石墨烯具有相似的穩定的物理性質，但是具有更高的比表面積，因此，在石墨烯上負載納米粒子同樣有希望得到新的納米結構，并改變其物理特性而產生更為豐富的功能與應用。除與納米粒子復合外，石墨烯與其他碳基納米材料也可復合組裝形成復合材料。Liu等人通過共價連接的方法制備了石墨烯/富勒烯復合材料，發現富勒烯修飾后的石墨烯非線性光學性能得到了顯著提高。Yang等人將碳納米管與石墨烯混合制備了一種新型的超級電容器，發現當石墨烯含量為90%時比電容高達326.5F/g。同時，許多...

除作為添加劑增強聚合物性能外，氧化石墨烯也可單獨作為一種功能材料使用。如氧化石墨烯可作為活性吸附劑吸附廢氣，Bandosz課題組報道了氧化石墨烯對氨氣有效的吸附。氧化石墨烯也同樣在生物領域表現出了重要的應用價值，它能作為一種新型的分子探針有效地檢測生物分子。Yang等人研究了氧化石墨烯作為藥物載體對阿霉素（DXR）的負載及可控釋放，他們發現阿霉素通過π-π共軛作用吸附于氧化石墨烯上，并且通過調節體系的pH值可以對阿霉素的釋放進行調控，證明了氧化石墨烯在藥物控制釋放領域的潛力。**近，Ruoff課題組開發了一種以氧化石墨烯為結構單元的新型類似于紙材料，他們通過將氧化石墨烯的水溶液在微孔濾膜上過濾...

石墨烯材料可以應用于阻燃橡膠領域。***，由于石墨烯是一種特殊材料，屬于二維片層結構，石墨烯與橡膠的結合，具有一定的嚴密性，可以產生十分嚴密的物理隔絕層，對橡膠來說，其具備更強的阻燃性，可以更加***地應用到日常生活中。其次，石墨烯與橡膠的嵌合，可以起到隔絕的效果，在樹脂中摻雜石墨烯，其產生的物理反應是產生一層保護膜，隔絕與空氣的接觸，從而起到阻燃的作用。第三，石墨烯材料的應用，可以避免在高溫條件下產生反應，在化學反應的條件下，可以形成阻燃層，產生阻燃的效果。石墨烯的導熱性能優異，易分散，易加工。北京合成石墨烯復合材料銷售廠用油胺與十八胺對GO進行改性，然后將其與丁苯橡膠（SBR）溶液混合均勻...

制備聚合物/石墨烯納米復合材料**關鍵的一步是將石墨烯分散到聚合物基體之中。好的分散狀態能保證石墨烯與聚合物基體的接觸界面比較大化，從而影響到整個復合材料的性能。因此，科學家們付出了大量的努力，以求將改性或者未改性的石墨烯均勻分散到聚合物基體之中，并且取得了一定的成果。到目前為止，大多數復合材料主要采用了以下三種方法來制備：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，由于氧化石墨烯還原法是目前***能大規模制備石墨烯的方法，而制備復合材料通常需要大量的石墨烯原料，所以制備復合材料使用的基本上為改性或還原的氧化石墨烯。石墨烯復合材料可用于注射和擠出成型制件，作為粒子材...

對氧化石墨烯的化學還原早在1962年就有過文獻報道，Boehm等人發現片層氧化石墨能在堿性，水合肼，硫化氫或二價鐵離子的條件下還原成只含少量H和O的碳納米片層[49]。2007年，Ruoff等人系統的研究了水合肼對氧化石墨烯的還原，他們先將氧化石墨在水中進行超聲剝離得到穩定分散的氧化石墨烯水溶液，再加入水合肼，并在80°C左右回流，發現隨著反應的進行，許多黑色固體顆粒從溶液體系中沉淀下來。說明隨著含氧基團的離去，石墨烯片層間的π-π共軛作用增強致使石墨烯在水中發生了不可逆的團聚[89]。這種團聚現象可以通過對氧化石墨烯的表面修飾得到控制，比如，Ruoff等人在氧化石墨烯水溶液中加入聚苯乙烯磺酸...

聚合物太陽能電池常采用氧化銦錫（ITO）作為透明導電電極。其中ITO成本較高，機械穩定性較差，即使在很小的外界機械應力作用下ITO膜也易產生微裂紋導致膜電阻增加，從而使光電器件的性能下降。石墨烯優異的光學性能和機械強度及韌性，使其在柔性光伏器件的透明電極中具有更好應用潛力[97]。Xu等[98]將氧化石墨烯溶液旋涂成膜，然后在700 ℃下用肼蒸汽還原，所得石墨烯薄膜的薄層電阻為1.79×104 Ω／sq，電導率為22.3 S／cm，將其在有機光伏電池中（OPVs）作為透明電極，所得器件的功率轉換效率為0.13%。這種方法制備得到的石墨烯薄膜不僅可以用于有機光伏電池，還可以用于其他光學器件，例如...

單純的導電聚合物在充放電循環的過程中通常穩定性較差，使得其在電容器電極等方面的應用受到了限制，開發具有優異導電性能的復合材料勢在必行。石墨烯和導電聚合物共軛結構的相互作用可以增強基體導電性，同時又可以實現結構的增強。因此，導電聚合物與氧化石墨烯的復合成為一個研究熱點49。雖然GO本身并不導電，但是在高分子加工過程中GO可以部分還原，而導電填料與基體間的強界面作用以及導電填料在基體中良好的分散性能更有利于聚合物基體導電性能的提高53。表2列出了一些GO在一些類型的高分子基體中電學性能提升效果。常州第六元素擁有回收/循環氧化技術等自主知識產權。全國制造石墨烯復合材料銷售廠聚合物太陽能電池常采用氧化...

利用GO提升復合材料的力學性能是GO一個主要應用場景，其中的關鍵是提高GO在復合材料中的分散性和調控GO與高分子基體間的相互作用38。一般而言，加入GO可以***增強復合材料的強度與韌性，且GO與高分子基體相容性越好，增***果越明顯；反之則效果降低，甚至會降低材料的韌性。尤其是rGO由于官能團較少，加入復合材料中通常在增強材料強度的同時降低韌性。不同的添加方式會導致不同的效果。原位聚合的方法既可以提高GO在高分子基體中的分散性，又能保證GO與高分子基體之間較好的化學鍵合；溶液共混法制備的復合材料中，GO分散性較好，但界面較難調控；熔融共混法中GO較難分散并不容易控制界面，得到的復合材料性能不...

石墨烯表面呈惰性，不含任何活性基團，所以與聚合物基體之間的作用力非常小，同時對加工處理也造成了一定的困難。而氧化石墨烯表面由于大量的親水基團，因此與大多數非水溶性的聚合物也會發生不相容的情況。因此，對石墨烯以及氧化石墨烯進行表面改性是制備聚合物/石墨烯復合材料過程中經常會采用的一個步驟。由于氧化石墨烯表面含有豐富的羧基、羥基以及環氧等基團，可以通過多種化學反應以這些活性基團為反應點對石墨烯進行改性，因此利用氧化石墨烯為前驅體制備共價改性石墨烯是目前**常用的一種方法。氧化石墨烯還可以應用于鋰電正負極材料的復合、催化劑負載等。全國新型石墨烯復合材料商家CNTs和石墨烯具有獨特的結構，用作NR復合...

石墨烯（graphene）是近幾年來發展起來的一種新型二維無機納米材料，自從其發現以來，石墨烯在化學、物理、材料、電子等各個領域顯示了廣闊的應用前景。尤其是它極高的機械強度，出色的導電和導熱性能，以及豐富的來源（石墨），使其能作為一種理想的無機納米填料來制備聚合物復合材料。但是目前為止，石墨烯材料的大規模制備，以及如何將石墨烯均勻地分散到聚合物基體中并且優化石墨烯與聚合物基體之間的界面作用力一直是科學界及工業界尚待解決的難題。本學位論文圍繞著這些問題，運用了多種新穎的方法實現了對石墨烯以及功能化石墨烯材料的合成，并制備了多種高性能的石墨烯/聚合物復合材料，這些材料在航空、運輸、生物...

納米粒子作為填料制備的高分子復合材料具有優異的性能，廣泛應用于汽車、飛機、建筑、電子器件等領域。其中性能的提升與納米粒子在復合材料中的分散狀態和納米粒子與高分子基體之間的相互作用有很大的關系1-5。多數納米粒子與高分子不相容，在復合材料中無法形成均相體系，從而制約納米粒子對高分子復合材料的增強作用6,7。GO表面有豐富的官能團，與很多高分子材料之間有較高相容性，可以用作多種高分子復合材料增強填料，復合后可以為復合材料帶來力學、電學、熱學等多方面性能的提升。氧化石墨含有豐富的羥基、羧基和環氧基等含氧官能團，更高的氧化程度，更好的剝離度。江蘇導熱石墨烯復合材料研發使用高阻隔性能高分子薄膜，可防止由...

由于表面富含活性含氧基團，能與一些含極性基團的聚合物產生較強的作用力，所以氧化石墨烯通常被作為一種納米填料添加到聚合物當中以增強聚合物的物理性能。Liang等人報道了用氧化石墨烯增強聚乙烯醇的研究，他們發現氧化石墨烯添加量*為0.7wt%時，聚合物的力學性能就得到了***的提高，如楊氏模量提高了76%，而比較大拉伸強度提高了62%[62]。Cai等人利用氧化石墨烯增強聚氨酯，發現當氧化石墨烯添加量為4.4wt%時，聚合物基體的楊氏模量和硬度分別增加了900%和327%[63]。Xu等人同樣制備了氧化石墨烯/聚乙烯醇復合材料，不過他們用了一種新穎的抽濾成膜的方式，在得到的復合材料薄膜中，由于真空...

當前，石墨烯材料研究領域真正的挑戰是如何低成本、大批量地生產高質量的石墨烯薄層,從而進行大規模應用.石墨烯材料的制備思路可分為自上而下從石墨或碳納米管剝離得到石墨烯與自下而上地用分子合成石墨稀兩種（圖1）[23].前者以石墨稀和碳納米管為原料通過機械剝離法、液相剝離法、氧化還原法等方法將石墨片層從石墨中剝離出來，后者通過含碳化合物以化學氣相沉積和有機合成等途徑來合成石墨烯。機械剝離法直接從石墨出發，通過一定的機械力將石墨片層剝離，可以制備得到缺陷較少的石墨烯材料.Geim小組就是通過“撕膠帶”的機械剝離法***制備出了單層石墨烯.石墨烯抗靜電阻燃復合材料高氧指數，以及良好的流動性與力學性能。山...

在碳納米管上負載納米粒子得到了廣泛的關注和研究，這種新型的納米結構也已經在生物醫藥、催化、傳感器的領域取得了一定的進展。相對于碳納米管，石墨烯具有相似的穩定的物理性質，但是具有更高的比表面積，因此，在石墨烯上負載納米粒子同樣有希望得到新的納米結構，并改變其物理特性而產生更為豐富的功能與應用。除與納米粒子復合外，石墨烯與其他碳基納米材料也可復合組裝形成復合材料。Liu等人通過共價連接的方法制備了石墨烯/富勒烯復合材料，發現富勒烯修飾后的石墨烯非線性光學性能得到了顯著提高。Yang等人將碳納米管與石墨烯混合制備了一種新型的超級電容器，發現當石墨烯含量為90%時比電容高達326.5F/g。同時，許多...

在橡膠類體系中，需要同時兼顧材料的強度與韌性，因此對GO的分散性和GO與橡膠基體間的相互作用要求更高。主要通過將GO與橡膠分子交聯，或對GO改性，增強其對橡膠分子的親和性來實現47,48。Liu等42以極性XNBR為載體，將GO轉移到SBR基體中。GO懸浮液與XNBR膠乳混合，然后將其加入到SBR膠乳中，再進行膠乳共凝聚。用X射線衍射（XRD）和掃描電子顯微鏡（SEM）對填料在SBR基體中的分散進行了表征并研究了納米復合材料的力學性能。研究發現，XNBR可以通過氫鍵與GO相互作用，并與SBR形成化學交聯。因此XNBR可以防止SBR基體中GO片層聚集，改善GO和SBR的相互作用。圖5.1中描述了...

目前的負極材料中，硅被認為是相當有有潛力的負極材料之一，因為它在自然界中含量多，還具有低的嵌鋰電位和很高的理論比容量。存在的問題是在鋰離子脫嵌過程中，硅的體積變化比較明顯，使得材料與負極集流體之間粘結性變差，造成電池循環性能的大幅度下降。同時硅還會在電池循環過程中出現團聚現象，引起電池容量的迅速下降。將硅材料和石墨烯進行復合，石墨烯可以抑制硅材料在充放電過程中的團聚，減緩硅材料的體積變化，從而提高電池的容量和循環性能。此外，石墨烯有助于電解液的浸潤，從而提高電池的性能。He等通過噴霧干燥法制備了一種高性能的石墨烯/硅復合材料（圖6.1），將氧化石墨烯與納米硅超聲混合，通過噴霧干燥后在700℃下...

在橡膠類體系中，需要同時兼顧材料的強度與韌性，因此對GO的分散性和GO與橡膠基體間的相互作用要求更高。主要通過將GO與橡膠分子交聯，或對GO改性，增強其對橡膠分子的親和性來實現47,48。Liu等42以極性XNBR為載體，將GO轉移到SBR基體中。GO懸浮液與XNBR膠乳混合，然后將其加入到SBR膠乳中，再進行膠乳共凝聚。用X射線衍射（XRD）和掃描電子顯微鏡（SEM）對填料在SBR基體中的分散進行了表征并研究了納米復合材料的力學性能。研究發現，XNBR可以通過氫鍵與GO相互作用，并與SBR形成化學交聯。因此XNBR可以防止SBR基體中GO片層聚集，改善GO和SBR的相互作用。圖5.1中描述了...

隨著人類對能源與日俱增的需求，尋找清潔能源是當代科學的研究發展方向。石墨烯作為一種二維碳材料，憑借其獨特的物理化學性質，在新能源研究及實際生產中得到了廣泛的關注，為能源領域的不斷發展提供了無限潛力。氧化石墨烯是石墨烯的一種衍生物，其中大量的含氧官能團使其成為石墨烯功能化應用的重要物質，氧化石墨烯及其復合物在鋰離子電池、超級電容器、燃料電池、太陽能電池等領域有了越來越多的發展和應用，促進了新能源領域的快速進步，對提高能源的利用效率、節能減排及環境保護意義重大。氧化石墨烯還可以應用于鋰電正負極材料的復合、催化劑負載等。制造石墨烯復合材料粉體當前，石墨烯材料研究領域真正的挑戰是如何低成本、大批量地生...

利用原位聚合法制備了氧化石墨烯/聚乙烯導電復合材料，結果發現當石墨烯含量為2wt.%時，復合材料的導電率達到比較高2.9x10-2s/cm，作者認為氧化石墨烯在基體中分散性較好且形成了有效的導電網絡。用格氏試劑將GO表面的羥基、環氧基和羧基格氏化，然后與TiCl4反應可制備Ziegler-Natta催化劑。利用改性過的催化劑，原位催化丙烯在GO表面聚合可生成聚丙烯-g-GO（PP-g-GO）復合材料11。該復合材料在PP樹脂中可均勻分散，減少了GO在PP中的團聚。PP-g-GO在高溫（190°C）加工過程中，GO被初步還原，從而提高了復合材料的導電性。通過這種原位聚合的方式，1.52wt.%的...

聚合物的結晶過程會直接影響其加工性能，氧化石墨烯加入到聚合物中可以在復合體系中起到成核劑的作用，有效地改善聚合物的結晶過程。研究人員對聚乳酸（PLLA）/氧化石墨烯納米復合材料進行了非等溫和等溫過程中冷結晶行為的研究64。通過不同升溫速率的差熱分析發現，隨著氧化石墨烯負載量的增加，聚乳酸的結晶峰溫向低溫范圍轉移，這說明聚乳酸的非等溫冷結晶行為有明顯改善，而且氧化石墨烯可***地提高聚乳酸的結晶速率，并使其結晶機理和晶體結構保持不變。第六元素石墨烯產品品種多。常州合成石墨烯復合材料生產不同高聚物間的共混可明顯提升其各種物理性能，具有廣闊的使用范圍。通過改變聚合物的類型和組分的配比來調控聚合物共混...