改性石墨烯常见问题

纳米碳材料是指分散相尺度至少有一维小于100nm的碳材料。分散相既可以由碳原子组成，也可以由异种原子(非碳原子)组成，甚至可以是纳米孔。纳米碳材料主要包括四种类型:石墨烯、碳纳米管，碳纳米纤维，纳米碳球。碳元素是自然界中存在的与人类**密切相关、**重要的元素之一，它具有SP、SP2、SP3杂化的多样电子轨道特性，在加之SP2的异向性导致晶体的各向导性和其它排列的各向导性。因此以碳元素为***构成元素的碳素材料具有各式各样的性质，并且新碳素相合新碳素材料还不断被发现和人工制得。事实上，没有任何元素能像碳这样作为单一元素可形成像三维金刚石晶体、二维石墨层片、一维卡宾和碳纳米管、零维富勒烯分子等如此之多的结构与性质完全不同的物质。表1给出了碳的化学键合及其形成的各种典型有机物、无机物和碳相的例子。氧化石墨烯分散液可与复合材料进行原位复配，从而赋予复合材料导电、导热、增强、阻燃、抑菌等性能。改性石墨烯常见问题

石墨烯内部碳原子的排列方式与石墨单原子层一样以sp杂化轨道成键，并有如下的特点:碳原子有4个价电子，其中3个电子生成sp键，即每个碳原子都贡献一个位于pz轨道上的未成键电子，近邻原子的pz轨道与平面成垂直方向可形成π键，新形成的π键呈半填满状态。研究证实，石墨烯中碳原子的配位数为3，每两个相邻碳原子间的键长为×10米，键与键之间的夹角为120°。除了σ键与其他碳原子链接成六角环的蜂窝式层状结构外，每个碳原子的垂直于层平面的pz轨道可以形成贯穿全层的多原子的大π键(与苯环类似)，因而具有优良的导电和光学性能。石墨烯在室温下的载流子迁移率约为15000cm/(V·s)，这一数值超过了硅材料的10倍，是已知载流子迁移率比较高的物质锑化铟(InSb)的两倍以上。在某些特定条件下如低温下，石墨烯的载流子迁移率甚至可高达250000cm/(V·s)。与很多材料不一样，石墨烯的电子迁移率受温度变化的影响较小，50~500K之间的任何温度下，单层石墨烯的电子迁移率都在15000cm/(V·s)左右。另外，石墨烯中电子载体和空穴载流子的半整数量子霍尔效应可以通过电场作用改变化学势而被观察到，而科学家在室温条件下就观察到了石墨烯的这种量子霍尔效应。四川石墨烯纳米材料氧化石墨烯分散液为棕黑色溶液。

石墨烯导电性能较好，且具有很高的热辐射系数，在散热涂料中添加石墨烯，通过“导热搭桥”机理，涂层的散热面积大幅增加，有助于将热源的热量快速散发。此外，漆膜中的石墨烯，还能够避免因高温造成的涂层耐老化性下降，有助于在高温环境中长期使用。石墨烯辐射的光波波长是3—15微米左右，与人体发射的红外频谱接近，所以，石墨烯能发射的“生命光波”被吸收产生温热效应，能与生物体内细胞的水分子产生***的“共振”，使人体微血管扩张，血液循环加快，促进机体的新陈代谢，提高机体的免疫能力。第六元素研发的“石墨烯重防腐涂料”，率先在国内实现了产业化应用，于2015年通过工信部组织的“科技成果鉴定”，达到“世界先进水平”。该技术目前已在国信、华润、龙源等海上风电塔筒，“京广线”陇海铁路桥梁，以及航天科工二院、中船“724所”等科研院所进行了试验性涂装。产品主要应用客户有重庆三峡、中海油、江南造船等。常州第六元素材料科技股份有限公司、中国电子科技集团公司第十四研究所、中海油常州涂料化工研究院有限公司、江苏道蓬科技有限公司联合完成的“基于薄层石墨烯的重防腐涂料体系产业化关键技术与工程应用”项目获得2022年度江苏省科学技术三等奖。

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。氧化石墨烯易于剥离成稳定的氧化石墨烯分散液，易于成膜。

中科院金属研究所沈阳材质科学国家(联合)实验室科研人员运用化学气相沉积法制备出石墨烯三维网络构造材质，一举攻陷石墨烯制备难题，将石墨烯制备带入产量高、生长面积大的新时代。这一突破不久前入选了2011年度中国科学**进展。为了揭露石墨烯这一隐秘材质的面纱，新闻记者日前采访了中科院金属所的科研人员。据介绍，石墨烯是一种新型碳材质，为单层碳原子紧密堆积而成的二维蜂窝状晶体结构。石墨烯的导电性极好，在射频晶体管、超灵敏传感器、柔性透明导电薄膜、***和高导复合材料、高性能锂离子电池组和超级电容器等方面展现出极大的应用潜力，成为全人类目前已知的强度**高的物质。它不*可以开发制造出薄如纸片的超轻型飞机材质、超韧性的防弹衣，甚至还能为将来制造“太空电梯”缆线敞开期望之门。但是，繁复的制造工艺阻挠着石墨烯的普遍使用。高质量石墨烯的大量制备以及把石墨烯片组装成具备特定构造的材质对综合利用石墨烯的众多不错特性、实现商业化应用具备极度关键的含义。据该所科研人员介绍，他们在石墨烯三维体材质的宏量制备和应用中使用泡沫金属作为生长基体，运用化学气相沉积法方式制备出兼具三维连接网络构造的泡沫状石墨烯体材质。石墨烯抗静电阻燃复合材料具备优异的抗静电性能和阻燃性能。湖南石墨烯导电剂

氧化石墨烯分散液（SE3122、SE3522）。改性石墨烯常见问题

溶剂剥离法的原理是将少量的石墨分散于溶剂中，形成低浓度的分散液，利用超声波的作用破坏石墨层间的范德华力，此时溶剂可以插入石墨层间，进行层层剥离，制备出石墨烯。此方法不会像氧化-还原法那样破坏石墨烯的结构，可以制备高质量的石墨烯。在氮甲基吡咯烷酮中石墨烯的产率比较高(大约为8%)，电导率为6500S/m。研究发现高定向热裂解石墨、热膨胀石墨和微晶人造石墨适合用于溶剂剥离法制备石墨烯。溶剂剥离法可以制备高质量的石墨烯，整个液相剥离的过程没有在石墨烯的表面引入任何缺陷，为其在微电子学、多功能复合材料等领域的应用提供了广阔的应用前景。缺点是产率很低。改性石墨烯常见问题