官能化氧化石墨烯纳米材料

常州第六元素材料科技股份有限公司成立于2011年11月，入驻江苏武进西太湖国际智慧园，注册资本人民币1.1亿元，是专业从事氧化石墨烯材料研发、石墨烯研发、生产及销售的**专精特新小巨人企业、******，是江苏省石墨烯产业技术创新联盟理事长单位、中国石墨烯产业技术创新战略联盟常务理事单位。公司荣获“第22届中国*****奖”、"第六届常州市**金奖”、“2022年江苏省科学技术奖(三等奖，***完成人)”、“2022年入选“科创中国”先导技术榜(江苏省先进材料领域***入选)”等荣誉，建有“江苏省薄层高质量石墨烯粉体工程技术研究中心”、“省级博士后创新实践基地”等研发平台。常州第六元素拥有石墨烯微片的缺陷修复/比表面可控技术。官能化氧化石墨烯纳米材料

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。官能化氧化石墨烯纳米材料石墨烯导电浆料中分散有少层石墨烯，可以作为电池正极导电剂。

    当今世界面临着严峻的环境与能源挑战。传统能源如煤、石油的不断消耗以及环境的日益恶化严重影响了人类的日常生活以及社会的正常发展。因而开发更为高效与环境友好的能源设备越来越得到人们的强烈关注。为**的初代锂离子二次电池以其在能量密度与操作电压上明显优于传统铅酸与镍镉电池的优势，迅速应用于便携电子设备电池市场。其后，随着具有环境友好、成本低廉、循环性能稳定等诸多优势的以磷酸铁锂为**的正极材料的报道［6，7］，锂离子二次电池的应用也扩展到混合动力汽车与纯电动汽车领域。然而目前锂离子电池电极材料还存在着诸多问题，如较低的电子电导率与锂离子迁移效率、嵌脱锂过程中巨大的体积变化、电极材料与电解液的副反应造成的容量损失以及活性物质不可逆的结构变化制约材料的循环稳定性等。另外，由于目前常用的锂离子电池正极材料固有的理论容量限制，实际应用的锂离子电池的比能量密度很难突破250Wh/kg［8］，因而难以满足其在高比能量电池领域的长远发展。在这种背景下，锂硫电池作为一种新的电化学储能体系，以其超高的理论能量密度(2600Wh/kg)以及单质硫储量丰富、环境友好的特点，成为高比能二次电池的研究热点。

    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。 氧化石墨烯规模非常大的厂家是常州第六元素。

氧化石墨烯(grapheneoxide)是石墨烯的氧化物，其颜色为棕黄色，市面上常见的产品有粉末状、片状以及溶液状的。因经氧化后，其上含氧官能团增多而使性质较石墨烯更加活泼，可经由各种与含氧官能团的反应而改善本身性质。氧化石墨烯薄片是石墨粉末经化学氧化及剥离后的产物，氧化石墨烯是单一的原子层，可以随时在横向尺寸上扩展到数十微米。因此，其结构跨越了一般化学和材料科学的典型尺度。氧化石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性。氧化石墨烯长久以来被视为亲水性物质，因为其在水中具有优越的分散性，但是，相关实验结果显示，氧化石墨烯实际上具有两亲性，从石墨烯薄片边缘到**呈现亲水至疏水的性质分布。因此，氧化石墨烯可如同界面活性剂一般存在界面，并降低界面间的能量。其亲水性被***认知。石墨烯复合材料可用于注射和挤出成型制件，作为粒子材料应用于矿用管、给水管及汽车电器配件等领域。河北制备氧化石墨烯研发

制备氧化石墨烯的原料主要是石墨、高锰酸钾和浓硫酸。官能化氧化石墨烯纳米材料

    涂膜法是一种操作简单、效率相对较高的制备方法，常见的涂膜法可分为喷涂法和旋涂法两种。３〇＾０山６［４６］等人将００悬浮液喷涂在预热后的５１／３丨０２基材上，待溶剂完全蒸发后得到石墨烯薄膜。在喷涂过程中，可通过调节喷雾持续时间和分散液浓度来精确地控制ＧＯ片的厚度及密度，进一步还原后所得到的石墨烯薄膜可作为Ｐ型半导体，并表现出良好的场效应响应。除了普遍使用的喷涂法之外，Ｌｉａｎ［４７］等人将电喷雾沉积法与卷对卷工艺相结合，经过机械压实和２２００°Ｃ高温处理后得到***石墨烯薄膜，热导率比较高可达１４３４Ｗｎｒ１Ｋ－１，并且可实现大面积生产。Ｂａｏ［４］等人将ＧＯ分散液沉积在强氧化剂处理过的玻璃基材表面，并使基材分别以５００ｒｐｍ、８００ｒｐｍ和１６００ｒｐｍ的速度旋转３０ｓ，***在１００°Ｃ烘箱中干燥得到超薄石墨烯薄膜，其电阻可降低至１〇２？ｌ〇３ｎｎｒ２范围之间，透光率高达８０％，在透明导体方向有着良好的应用前景。 官能化氧化石墨烯纳米材料

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