无污染氧化石墨烯纳米材料

储能电池在人们的日常通信及绿色出行等领域发挥着日益重要的作用，这就对先进的锂离子电池与锂硫电池电极制备技术提出了更高的要求。大量研究成果表明以碳纳米管与石墨烯为**的纳米碳材料因其优异的导电能力、良好的机械性能以及独特的形貌与结构特征，可在不同的应用模式下显著提高储能电池的容量性能、倍率性能以及循环寿命。与此同时也应认识到在这些材料取得更加***与商业化的应用前还需要解决以下问题:(1)研发低成本与环境友好的高质量材料制备技术。碳纳米管与石墨烯的导电能力对其所应用的电极性能有着决定性的影响，因而需要不断完善与探索新的制备工艺(如气相沉积法)与化学改性(如元素掺杂)方法。石墨烯抗静电阻燃复合材料高氧指数，以及良好的流动性与力学性能。无污染氧化石墨烯纳米材料

材料应用范围很广。氧化石墨烯是一种性能优异的新型碳材料，具有较高的比表面积和表面丰富的官能团。氧化石墨烯复合材料包括聚合物类复合材料以及无机物类复合材料更是具有广泛的应用领域，因此氧化石墨烯的表面改性成为另一个研究重点。石墨烯通常可由氧化石墨烯还原得到，其主要的制备方法有机械剥离法、化学还原法、溶剂热还原法、光催化还原法、化学气相沉积法等。其中，化学还原法由于具有成本低、工艺简单易控等特点而备受科研工作者的推崇。目前，用于制备还原氧化石墨烯或石墨烯的化学还原剂主要有钠与硼氢化钠混合液、硼氢化钠和硫酸混合液、氢碘酸、氢碘酸与乙酸混合液，钠-氨，对苯二酚，维生素C-氨基酸，L-对抗坏血酸，锌粉，铝粉，铁，碱，水合肼，二甲基肼，硫化氢以及氢化钠等。然而，在利用这些还原剂的过程中，高温、大量有机溶剂以及有毒药品的使用限制了大规模生产还原氧化石墨烯。因此，开发一种简单易行、反应条件温和、生产成本低、环境友好型的还原氧化石墨烯的方法是十分必要的。无污染氧化石墨烯纳米材料氧化石墨烯应用于热管理、橡胶、塑料、树脂、纤维等高分子复合材料领域。

大规模制备高质量的石墨烯晶体材料是所有应用的基础,发展简单可控的化学制备方法是**为方便、可行的途径,这需要化学家们长期不懈的探索和努力;石墨烯的化学修饰：将石墨烯进行化学改性、掺杂、表面官能化以及合成石墨烯的衍生物，发展出石墨烯及其相关材料(grapheneandrelatedmaterials)，来实现更多的功能和应用;石墨烯的表面化学:由于石墨烯晶体独特的原子和电子结构，气体分子与石墨烯表面间的相互作用将表现出许多特有的现象，这将为表面化学特别是表面催化研究提供一个独特的模型表面;同时石墨烯具有完美的两维周期平面结构，可以作为一个理想的催化剂载体，金属/石墨烯体系将为表面催化研究提供一个全新的模型催化研究体系。

氧化石墨烯的研究热潮也吸引了国内外材料植被研究的兴趣，石墨烯材料的制备方法已报道的有：机械剥离法、化学氧化法、晶体外延生长法、化学气相沉积法、有机合成法和碳纳米管剥离法等。1、微机械剥离法2004年，Geim等***用微机械剥离法，成功地从高定向热裂解石墨上剥离并观测到单层石墨烯。Geim研究组利用这一方法成功制备了准二维石墨烯并观测到其形貌，揭示了石墨烯二维晶体结构存在的原因。微机械剥离法可以制备出高质量石墨烯，但存在产率低和成本高的不足，不满足工业化和规模化生产要求，目前只能作为实验室小规模制备。2、化学气相沉积法化学气相沉积法(ChemicalVaporDeposition，CVD)***在规模化制备石墨烯的问题方面有了新的突破。CVD法是指反应物质在气态条件下发生化学反应,生成固态物质沉积在加热的固态基体表面，进而制得固体材料的工艺技术。麻省理工学院的Kong等、韩国成均馆大学的Hong等和普渡大学的Chen等在利用CVD法制备石墨烯。他们使用的是一种以镍为基片的管状简易沉积炉，通入含碳气体，如：碳氢化合物，它在高温下分解成碳原子沉积在镍的表面,形成石墨烯，通过轻微的化学刻蚀，使石墨烯薄膜和镍片分离得到石墨烯薄膜。氧化石墨烯的精确结构还无法得到确定。

石墨经过氧化处理后得到氧化石墨，氧化石墨仍保持石墨的层状结构，但在每一层的石墨烯单片上引入了许多氧基功能团。这些氧基功能团的引入使得单一的石墨烯结构变得非常复杂。鉴于氧化石墨烯在石墨烯材料领域中的地位，许多科学家试图对氧化石墨烯的结构进行详细和准确的描述，以便有利于石墨烯材料的进一步研究，虽然已经利用了计算机模拟、拉曼光谱，核磁共振等手段对其结构进行分析，但由于种种原因(不同的制备方法，实验条件的差异以及不同的石墨来源对氧化石墨烯的结构都有一定的影响)，氧化石墨烯的精确结构还无法得到确定。大家普遍接受的结构模型是在氧化石墨烯单片上随机分布着羟基和环氧基，而在单片的边缘则引入了羧基和羰基。**近的理论分析表明氧化石墨烯的表面官能团并不是随机分布，而是具有高度的相关性。常州第六元素的子公司南通第六元素的生产规模在国内居首。浙江制备氧化石墨烯商家

石墨烯的结构非常稳定，碳碳键(carbon-carbon bond)为1.42。无污染氧化石墨烯纳米材料

提升材料的分散能力与复合结构制备技术。通过均匀分散与活性材料达到良好的电化学接触是碳纳米管与石墨稀在用作导电添加剂与复合导电结构时发挥性能的关键。特别是在锂硫电池中，一般所制备的碳硫复合电极中碳材料的含量往往超过30%，严重影响了所制备硫电极的实际比容量性能，因而需要通过提高碳材料的分散能力与复合电极的制备技术以在高硫负载率下，仍能保证复合电极较高性能的发挥。(3)开发新的应用模式。对碳纳米管与石墨烯的应用可不限于其本身，而是通过诸如碳纳米管与石墨烯的复合或两者与其他导电结构的复合，以不同材料间的协同作用来构筑更为完善的导电结构。同时也通过降低碳纳米管与石墨烯在电极中的使用量，有效降低材料的应用成本。无污染氧化石墨烯纳米材料