制備石墨烯復(fù)合材料粉體

制備聚合物/石墨烯納米復(fù)合材料**關(guān)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(tài)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(gè)復(fù)合材料的性能。因此，科學(xué)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(shù)復(fù)合材料主要采用了以下三種方法來(lái)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(guī)模制備石墨烯的方法，而制備復(fù)合材料通常需要大量的石墨烯原料，所以制備復(fù)合材料使用的基本上為改性或還原的氧化石墨烯。氧化石墨易于接枝改性，可與復(fù)合材料進(jìn)行原位復(fù)合。制備石墨烯復(fù)合材料粉體

數(shù)量的上升，防腐蝕的重要性也越來(lái)越突出。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在世界范圍內(nèi)每年因?yàn)楦g造成的經(jīng)濟(jì)損失在7000億美元以上，我國(guó)每年因?yàn)楦g帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失也在8000億元人民幣以上。由此可以看出防腐蝕的重要性。而石墨烯作為一種新型的材料，在防腐蝕性能上表現(xiàn)較為優(yōu)異，也常常被用作防腐橡膠。當(dāng)前較為常見(jiàn)的應(yīng)用是在環(huán)氧防腐橡膠中添加適量的石墨烯，制作成為一種新的防腐橡膠。其表現(xiàn)出來(lái)的性能不僅具有傳統(tǒng)環(huán)氧防腐橡膠中的陰極保護(hù)作用，而且在耐水性、耐硬度等方面更高，使得**終表現(xiàn)出來(lái)的防腐蝕性能遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)的防腐橡膠。全國(guó)合成石墨烯復(fù)合材料研發(fā)石墨烯復(fù)合材料可用于注射和擠出成型制件，作為粒子材料應(yīng)用于礦用管、給水管及汽車電器配件等領(lǐng)域。

化學(xué)氧化還原法制備石墨烯是**有希望實(shí)現(xiàn)工業(yè)化宏量生產(chǎn)的方法之一，與其它方法相比，化學(xué)氧化還原法具有成本低廉、工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)易、單次產(chǎn)量比較大、產(chǎn)品層數(shù)集中（1~3層）等諸多優(yōu)點(diǎn)，但其石墨烯的sp2雜化完美結(jié)構(gòu)很難通過(guò)還原的方式完全恢復(fù)，難以得到電、熱等方面的優(yōu)異性能[28-29].氧化石墨還原法是先用強(qiáng)氧化劑將石墨氧化，通過(guò)氧化反應(yīng)在石墨邊緣接上一些羧基，并在石墨層間插入一些環(huán)氧基團(tuán)、羥基和酮基，使石墨層間距增大，范德華力變小，環(huán)氧基團(tuán)、羥基和酮基等基團(tuán)的引入有利于石墨片層的剝離.氧化石墨經(jīng)適當(dāng)?shù)某暡▌冸x處理，得到氧化石墨烯納米片.然后再還原剝離的氧化石墨烯片，常用的還原劑有水合肼、硼氫化鈉、抗壞血酸、對(duì)苯二酚等，然而這些還原劑的毒性大，對(duì)人體和環(huán)境均易造成傷害，因此尋找無(wú)毒、無(wú)害的綠色還原劑或還原方式顯得尤為迫切.還原可以去除氧化石墨烯的大部分環(huán)氧基團(tuán)、羥基、酮基，制備出還原氧化石墨烯納米片，但氧化石墨烯邊緣的羧基很難被還原.由于強(qiáng)氧化劑的氧化作用，氧化石墨烯雖然經(jīng)過(guò)一定的還原劑還原，其晶格結(jié)構(gòu)得到一定的修復(fù)，但很難完全還原到石墨六角蜂巢狀結(jié)構(gòu)。

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)?；苽涫┑膯?wèn)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(guò)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。玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料顏色、性能可根據(jù)客戶需求定制。

在非導(dǎo)電聚合物基體中加入導(dǎo)電填料通常能使聚合物表現(xiàn)出一定的導(dǎo)電性，而且聚合物導(dǎo)電性隨著填料含量的增加呈現(xiàn)出一種非線性的提高。當(dāng)在填料添加量達(dá)到某一個(gè)數(shù)值，即逾滲閾值時(shí)，這些填料能在基體中形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，使復(fù)合材料的導(dǎo)電性能大幅度增強(qiáng)。因此，石墨烯本身良好的導(dǎo)電性以及寬高比決定了它可以作為一種理想的無(wú)機(jī)相來(lái)制備導(dǎo)電復(fù)合材料。相比于對(duì)石墨烯基復(fù)合材料導(dǎo)電性能的研究，對(duì)聚合物/石墨烯復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的研究要少很多，這可能是由于在碳納米管增加聚合物導(dǎo)熱性能的研究中效果不甚理想的緣故。不同于導(dǎo)電性的增強(qiáng)，好的導(dǎo)熱性需要很強(qiáng)聚合物與填料之間的結(jié)合力。因此，原位聚合法在制備導(dǎo)熱性能良好的復(fù)合材料時(shí)具有一定的優(yōu)勢(shì)。常州第六元素建有自動(dòng)控制規(guī)模化生產(chǎn)線，市場(chǎng)占有率居國(guó)內(nèi)外前列。河北導(dǎo)熱石墨烯復(fù)合材料銷售廠

氧化石墨易于剝離成穩(wěn)定的氧化石墨烯分散液，易于成膜。制備石墨烯復(fù)合材料粉體

目前的負(fù)極材料中，硅被認(rèn)為是相當(dāng)有有潛力的負(fù)極材料之一，因?yàn)樗谧匀唤缰泻慷?，還具有低的嵌鋰電位和很高的理論比容量。存在的問(wèn)題是在鋰離子脫嵌過(guò)程中，硅的體積變化比較明顯，使得材料與負(fù)極集流體之間粘結(jié)性變差，造成電池循環(huán)性能的大幅度下降。同時(shí)硅還會(huì)在電池循環(huán)過(guò)程中出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，引起電池容量的迅速下降。將硅材料和石墨烯進(jìn)行復(fù)合，石墨烯可以抑制硅材料在充放電過(guò)程中的團(tuán)聚，減緩硅材料的體積變化，從而提高電池的容量和循環(huán)性能。此外，石墨烯有助于電解液的浸潤(rùn)，從而提高電池的性能。He等通過(guò)噴霧干燥法制備了一種高性能的石墨烯/硅復(fù)合材料（圖6.1），將氧化石墨烯與納米硅超聲混合，通過(guò)噴霧干燥后在700℃下進(jìn)行煅燒得到復(fù)合材料，在200mAg-1的電流密度下充放電30次后，容量仍可達(dá)到1502mAhg-1，其容量保持率為98%，說(shuō)明該石墨烯/硅復(fù)合材料具有良好的循環(huán)性能制備石墨烯復(fù)合材料粉體