制備石墨烯復(fù)合材料改性

太陽(yáng)能電池或光伏電池可以將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為電能。光伏裝置通常由陽(yáng)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(yáng)光能夠通過。目前，其商業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵在于提高功率轉(zhuǎn)換效率(PCE)，同時(shí)通過開發(fā)高性能的活性層和電極材料來(lái)降低成本。石墨烯是碳原子以sp2雜化形成的獨(dú)特蜂窩巢狀的二維晶體，單層石墨烯的厚度只有0.334nm，其比表面積高達(dá)2600m2/g[92]，室溫下電子遷移率約為20000cm2·V·s-1[93]，力學(xué)強(qiáng)度高達(dá)1060GPa，單層吸光率只有2.3％[94]。石墨烯獨(dú)特的光電性質(zhì)，使其及衍生材料被廣泛應(yīng)用于透明電極[95]、對(duì)電極[96]、和電荷傳輸層[92]等結(jié)構(gòu)。氧化石墨烯應(yīng)用于熱管理、橡膠、塑料、樹脂、纖維等高分子復(fù)合材料領(lǐng)域。制備石墨烯復(fù)合材料改性

除作為添加劑增強(qiáng)聚合物性能外，氧化石墨烯也可單獨(dú)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(bào)道了氧化石墨烯對(duì)氨氣有效的吸附。氧化石墨烯也同樣在生物領(lǐng)域表現(xiàn)出了重要的應(yīng)用價(jià)值，它能作為一種新型的分子探針有效地檢測(cè)生物分子。Yang等人研究了氧化石墨烯作為藥物載體對(duì)阿霉素（DXR）的負(fù)載及可控釋放，他們發(fā)現(xiàn)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(diào)節(jié)體系的pH值可以對(duì)阿霉素的釋放進(jìn)行調(diào)控，證明了氧化石墨烯在藥物控制釋放領(lǐng)域的潛力。**近，Ruoff課題組開發(fā)了一種以氧化石墨烯為結(jié)構(gòu)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，得到了這種氧化石墨烯紙。這種材料具有規(guī)整的互鎖式排列結(jié)構(gòu)，楊氏模量可高達(dá)40GPa，可有望廣泛應(yīng)用于電子元件，可控透氣性膜等領(lǐng)域。制備石墨烯復(fù)合材料改性石墨烯防腐漿料可與基體材料進(jìn)行復(fù)合，從而賦予該材料導(dǎo)電、導(dǎo)熱、機(jī)械增強(qiáng)的性能。

石墨烯的研究熱潮也吸引了國(guó)內(nèi)外材料制備研究的興趣，石墨烯材料的制備方法已報(bào)道的有：機(jī)械剝離法、化學(xué)氧化法、晶體外延生長(zhǎng)法、化學(xué)氣相沉積法、有機(jī)合成法和碳納米管剝離法等。1、微機(jī)械剝離法2004年，Geim等***用微機(jī)械剝離法，成功地從高定向熱裂解石墨(highlyorientedpyrolyticgraphite)上剝離并觀測(cè)到單層石墨烯。Geim研究組利用這一方法成功制備了準(zhǔn)二維石墨烯并觀測(cè)到其形貌，揭示了石墨烯二維晶體結(jié)構(gòu)存在的原因。微機(jī)械剝離法可以制備出高質(zhì)量石墨烯，但存在產(chǎn)率低和成本高的不足，不滿足工業(yè)化和規(guī)?；a(chǎn)要求，目前只能作為實(shí)驗(yàn)室小規(guī)模制備。2、化學(xué)氣相沉積法化學(xué)氣相沉積法(ChemicalVaporDeposition，CVD)***在規(guī)模化制備石墨烯的問題方面有了新的突破。CVD法是指反應(yīng)物質(zhì)在氣態(tài)條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成固態(tài)物質(zhì)沉積在加熱的固態(tài)基體表面，進(jìn)而制得固體材料的工藝技術(shù)。麻省理工學(xué)院的Kong等、韓國(guó)成均館大學(xué)的Hong等和普渡大學(xué)的Chen等在利用CVD法制備石墨烯。他們使用的是一種以鎳為基片的管狀簡(jiǎn)易沉積爐，通入含碳?xì)怏w，如：碳?xì)浠衔?，它在高溫下分解成碳原子沉積在鎳的表面,形成石墨烯，通過輕微的化學(xué)刻蝕，使石墨烯薄膜和鎳片分離得到石墨烯薄膜。

氧化石墨烯與聚合物復(fù)合材料的制備可以追溯到上個(gè)世紀(jì)。在這些復(fù)合材料中，氧化石墨通常是在水溶液中超聲剝離，盡管在當(dāng)時(shí)單層的氧化石墨烯并沒有被明確的指出，但是科學(xué)家發(fā)現(xiàn)這種超聲剝離后的片層非常薄，厚度在1.8~2.8nm之間，說(shuō)明得到的氧化石墨烯不超過3層[59,60]。直到2006年，Rouff等人證明了單層氧化石墨烯并制備了改性氧化石墨烯/聚苯乙烯復(fù)合材料之后[61]，利用氧化石墨烯制備復(fù)合材料的研究才真正開始受到***的重視。。氧化石墨烯分散液含有豐富的羥基、羧基和環(huán)氧基等含氧官能團(tuán)。

隨著工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人們對(duì)導(dǎo)電材料提出了更新、更高的要求。目前,導(dǎo)電高分子材料的研究主要集中在碳系導(dǎo)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(dú)特的結(jié)構(gòu)對(duì)改善聚合物的力學(xué)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(xué)氣相沉積法[2,3]、外延生長(zhǎng)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(chǎn)率高等特點(diǎn),有望成為規(guī)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(rùn)滑性。本文采用溶液混合、超聲分散的方法制備了GNS/UHMWPE復(fù)合材料,發(fā)現(xiàn)GNS能均勻地分散到UHMWPE基體中;同時(shí)研究了GNS/UHMWPE復(fù)合材料的室溫導(dǎo)電行為和阻-溫特性。氧化石墨烯含有豐富的羥基、羧基和環(huán)氧基等含氧官能團(tuán)，更高的氧化程度，更好的剝離度。北京石墨烯復(fù)合材料研發(fā)

高導(dǎo)電石墨烯銅復(fù)合材料又稱為超級(jí)銅。制備石墨烯復(fù)合材料改性

CNTs和石墨烯具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，用作NR復(fù)合材料的增強(qiáng)填料可以賦予橡膠制品**度、高耐磨、導(dǎo)電和導(dǎo)熱等性能，拓寬橡膠材料的應(yīng)用范圍。碳納米材料/NR復(fù)合材料的開發(fā)及應(yīng)用發(fā)展?jié)摿Υ?，是功能性橡膠材料的一個(gè)重要發(fā)展方向。目前，我國(guó)CNTs和石墨烯工業(yè)產(chǎn)品的成本較高，其與NR復(fù)合材料的研究大多還處于試驗(yàn)研究階段。隨著CNTs和石墨烯在聚合物基體中的分散技術(shù)和作用機(jī)理研究的進(jìn)一步深入以及市場(chǎng)規(guī)模化，CNTs和石墨烯在NR領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用將得到快速發(fā)展，**推動(dòng)我國(guó)NR復(fù)合材料的發(fā)展，提升我國(guó)橡膠工業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。制備石墨烯復(fù)合材料改性