石墨烯（graphene）是近幾年來發(fā)展起來的一種新型二維無機(jī)納米材料，自從其發(fā)現(xiàn)以來，石墨烯在化學(xué)、物理、材料、電子等各個(gè)領(lǐng)域顯示了廣闊的應(yīng)用前景。尤其是它極高的機(jī)械強(qiáng)度，出色的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能，以及豐富的來源（石墨），使其能作為一種理想的無機(jī)納米填料來制備聚合物復(fù)合材料。但是目前為止，石墨烯材料的大規(guī)模制備，以及如何將石墨烯均勻地分散到聚合物基體中并且優(yōu)化石墨烯與聚合物基體之間的界面作用力一直是科學(xué)界及工業(yè)界尚待解決的難題。本學(xué)位論文圍繞著這些問題，運(yùn)用了多種新穎的方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)石墨烯以及功能化石墨烯材料的合成，并制備了多種高性能的石墨烯/聚合物復(fù)合材料，這些材料在航空、運(yùn)輸、生物醫(yī)藥等方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。石墨烯產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于電子器件、儲(chǔ)能材料、傳感器、半導(dǎo)體、航天、復(fù)合材料以及生物醫(yī)藥等領(lǐng)域。河北合成石墨烯復(fù)合材料圖片

當(dāng)前，石墨烯材料研究領(lǐng)域真正的挑戰(zhàn)是如何低成本、大批量地生產(chǎn)高質(zhì)量的石墨烯薄層,從而進(jìn)行大規(guī)模應(yīng)用.石墨烯材料的制備思路可分為自上而下從石墨或碳納米管剝離得到石墨烯與自下而上地用分子合成石墨稀兩種（圖1）[23].前者以石墨稀和碳納米管為原料通過機(jī)械剝離法、液相剝離法、氧化還原法等方法將石墨片層從石墨中剝離出來，后者通過含碳化合物以化學(xué)氣相沉積和有機(jī)合成等途徑來合成石墨烯。機(jī)械剝離法直接從石墨出發(fā)，通過一定的機(jī)械力將石墨片層剝離，可以制備得到缺陷較少的石墨烯材料.Geim小組就是通過“撕膠帶”的機(jī)械剝離法***制備出了單層石墨烯.山東附近石墨烯復(fù)合材料類型常州第六元素?fù)碛惺┪⑵娜毕菪迯?fù)/比表面可控技術(shù)。

在碳納米管上負(fù)載納米粒子得到了廣泛的關(guān)注和研究，這種新型的納米結(jié)構(gòu)也已經(jīng)在生物醫(yī)藥、催化、傳感器的領(lǐng)域取得了一定的進(jìn)展。相對(duì)于碳納米管，石墨烯具有相似的穩(wěn)定的物理性質(zhì)，但是具有更高的比表面積，因此，在石墨烯上負(fù)載納米粒子同樣有希望得到新的納米結(jié)構(gòu)，并改變其物理特性而產(chǎn)生更為豐富的功能與應(yīng)用。除與納米粒子復(fù)合外，石墨烯與其他碳基納米材料也可復(fù)合組裝形成復(fù)合材料。Liu等人通過共價(jià)連接的方法制備了石墨烯/富勒烯復(fù)合材料，發(fā)現(xiàn)富勒烯修飾后的石墨烯非線性光學(xué)性能得到了顯著提高。Yang等人將碳納米管與石墨烯混合制備了一種新型的超級(jí)電容器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)石墨烯含量為90%時(shí)比電容高達(dá)326.5F/g。同時(shí)，許多課題組也證明石墨烯/碳納米管復(fù)合材料在制備透明導(dǎo)電薄膜方面的優(yōu)勢(shì)，他們發(fā)現(xiàn)石墨烯與碳納米管混合后制備的導(dǎo)電薄膜在性能上要優(yōu)于單一組分的導(dǎo)電薄膜。

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。石墨烯防腐漿料 與粉料相比，漿料中的石墨烯更易于分散在基體材料中。

氧化石墨烯（GO）是化學(xué)氧化法制備石墨烯的一種中間產(chǎn)物，具有SP2（C=O、C=C等）和SP3（C-C、C-O-C、C-OH等）雜化結(jié)構(gòu)，表面帶有大量的羥基、羧基和環(huán)氧基等含氧官能團(tuán)，這些含氧官能團(tuán)豐富了其表面活性，賦予了GO更多有趣的理化和生物學(xué)特性。GO具有以下特性：（1）良好的親水性，由于GO表面帶有大量的羥基、羧基和環(huán)氧基等含氧官能團(tuán)，使片層間存在靜電斥力，因此可以很好的分散在水中；（2）具有較大的比表面積（2630m2/g），賦予GO超高的載藥能力；（3）獨(dú)特的兩親性，由于同時(shí)含有疏水性的平面與親水性的邊緣，使其具有特殊的表面性質(zhì)，疏水***物和染料可通過π-π堆積或疏水作用等對(duì)GO進(jìn)行非共價(jià)修飾而負(fù)載，而含氧官能團(tuán)等親水性邊緣可為功能化修飾提供活性位點(diǎn)；（4）固有的光學(xué)性質(zhì)及光熱轉(zhuǎn)換能力，使GO不僅能實(shí)現(xiàn)***細(xì)胞的生物成像，還能在***水平上實(shí)現(xiàn)光熱***；（5）優(yōu)異的機(jī)械性能，可以改善生物支架材料的空隙結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能，包括抗壓強(qiáng)度和抗曲強(qiáng)度，而且可以加強(qiáng)支架的生物活性。基于這些特性，GO已被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)和復(fù)合材料等研究領(lǐng)域，尤其在藥物載體、生物成像、**的光熱***及組織再造工程等方面表現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力。氧化石墨還可以應(yīng)用于鋰電正負(fù)極材料的復(fù)合、催化劑負(fù)載等。北京合成石墨烯復(fù)合材料價(jià)格

常州第六元素?fù)碛惺纳疃炔鍖雍透呓怆x率的制備技術(shù)。河北合成石墨烯復(fù)合材料圖片

對(duì)氧化石墨烯的化學(xué)還原早在1962年就有過文獻(xiàn)報(bào)道，Boehm等人發(fā)現(xiàn)片層氧化石墨能在堿性，水合肼，硫化氫或二價(jià)鐵離子的條件下還原成只含少量H和O的碳納米片層[49]。2007年，Ruoff等人系統(tǒng)的研究了水合肼對(duì)氧化石墨烯的還原，他們先將氧化石墨在水中進(jìn)行超聲剝離得到穩(wěn)定分散的氧化石墨烯水溶液，再加入水合肼，并在80°C左右回流，發(fā)現(xiàn)隨著反應(yīng)的進(jìn)行，許多黑色固體顆粒從溶液體系中沉淀下來。說明隨著含氧基團(tuán)的離去，石墨烯片層間的π-π共軛作用增強(qiáng)致使石墨烯在水中發(fā)生了不可逆的團(tuán)聚[89]。這種團(tuán)聚現(xiàn)象可以通過對(duì)氧化石墨烯的表面修飾得到控制，比如，Ruoff等人在氧化石墨烯水溶液中加入聚苯乙烯磺酸鈉（PSS）后再進(jìn)行還原，由于PSS與石墨烯的非共價(jià)作用，抑制了石墨烯的團(tuán)聚，得到了穩(wěn)定的單層石墨烯溶液[90]。隨后，各種表面活性劑[91]，共軛聚合物[92,93]，共軛小分子[94,95]等也被用來非共價(jià)修飾還原石墨烯。還原氧化石墨烯之前對(duì)之進(jìn)行共價(jià)改性也能抑制石墨烯的團(tuán)聚，如Ruoff等人先用異氰酸苯酯對(duì)氧化石墨烯改性，再用二甲肼還原，同樣得到穩(wěn)定的石墨烯溶液[96]。用聚合物對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行共價(jià)改性后再還原也是目前常用的制備可溶性石墨烯的方法。河北合成石墨烯復(fù)合材料圖片