官能化氧化石墨烯复合材料

催化剂可以是天然或合成材料，例如酶、有机化合物、金属和金属氧化物。碳纳米材料包括炭黑、碳纳米管（ＣＮＴ）、石墨烯及其衍生物，是许多合成催化剂的重要组分。它们已被用作有效催化剂或其他催化剂的载体。在上述碳材料中，石墨烯**近引起了**强烈的关注。这主要是由于石墨烯与开发新催化剂的其他碳同素异形体相比具有多项优势。一是，石墨烯的理论比表面积高达约２６００ｍ２·ｇ－１，是单壁碳纳米管的两倍，高于单壁碳纳米管、大多数炭黑和活性炭。这种结构特征使得石墨烯非常适合作为负载催化剂的二维载体的潜在应用。此外，局部共轭结构赋予石墨烯在催化反应中对基板的吸附能力增强。二是，石墨烯材料，尤其是化学改性石墨烯（ＣＭＧ），可以将氧化石墨及其衍生物作为起始原料，通过使用石墨以较低成本大规模获得。石墨烯材料不含碳纳米管中存在的几乎不可避免的金属杂质，这会阻碍催化反应中的碳纳米管性能。三是，石墨烯的优异电子迁移率促进催化反应期间的电子转移，改善其催化活性。四是，石墨烯还具有高的化学、热学、光学和电化学稳定性，可以提高催化剂的寿命。氧化石墨烯分散液可与复合材料进行原位复配，从而赋予复合材料导电、导热、增强、阻燃、抑菌等性能。官能化氧化石墨烯复合材料

近年来，石墨烯薄膜因其高电导率和轻巧柔钿的特性而受到越来越多的关注。石高全教授课题组［５１］通过蒸发诱导自组装法对引入少量纤维素纳米晶体（ＣＮＣ）的氧化石墨分散液进行干燥处理，然后使氢碘酸对得到的薄膜化学还原，其中，ＣＮＣ能够诱导石墨烯片上形成皱纹，使其机械性能得到了进一步增强。测试结果表明，这种薄膜具有拉伸强度比较高可达８００ＭＰａ，且断裂伸长率、初性和电导率分别达到６．２２±０．１９％、１５．６４１２．２０ＭＪｍ＿３、１１０５±１７Ｓｃｍ－１，远远髙于其他文献中报道的性能。Ｃｈｅｒ＾Ｍ等人通过在单层石墨烯上沉积金膜制备了ＧＯ／Ａｕ复合电极，在沉积金膜的厚度为７ｎｍ时，复合膜在５２０ｎｍ波长处具有２４．６Ｑｍ＿２的**电阻和７４．６％的高透射率。为了更直观地分析其电学性能，Ｃｈｅｎ等人组装了基于ＧＯ／Ａｕ复合电极的超级电容器，测试发现，与基于单层石墨烯的超级电容器相比，其电容提高了１７倍，并且表现出良好的机械稳定性，证明了石墨烯复合膜在柔性电子领域具有巨大的应潜力。氧化石墨烯资料氧化石墨还可以应用于锂电正负极材料的复合、催化剂负载等。

在过去的几十年里，随着工业的快速发展，环境污染和石化燃料资源枯竭问题日益严重，设计和制备能够有效转换和利用太阳能等可再生能源的新型热管理材料成为了目前急需解决的难题。另外，由于电子设备组件正在逐渐向微型化、集成化方向发展，这种趋势会导致设备在运行过程中产生大量热量，从而影响其可靠性、稳定性和安全性。因此，制备具有高导热的散热材料是促进电子设备发展的关键问题之一。由于石墨烯具有高本征热导率、高比表面积及优异的机械性能，被作为制备热能存储材料、散热材料等热管理材料的理想选择。

石墨是由大量碳原子组成的六角环形网状结构的多层叠合体，因层问结合能只有5．4kJ／tool，故在一定的外力作用下易被剥离，而剥离出的石墨单层结构即为石墨烯。20世纪3O年代，Landau和Peierls等ll提出二维晶体是热力学不稳定的，在常温常压下易分解。因此，传统理论认为石墨烯只是一个理论结构，实际中无法单独存在。直到2004年，英国科学家Geim等打破了“二维晶体无法在非***零度稳定存在”的认知，采用微机械剥离法在高定向热解石墨(HoPG)上反复剥离，**终成功制备并观察到单层石墨烯。氧化石墨易于接枝改性，可与复合材料进行原位复合。

光－热能量转换是石墨烯相变复合材料目前应用*****的一个领域。杨鸣波教授团队［６３］通过化学气相沉积（ＣＶＤ）制备出了具有互连网络的石墨烯泡沫（ＧＦ），用于制备复合相变材料的三维骨架。研宄发现，这种相变复合材料的热导率比纯相变材料高７４４％，且具有很高的光－热转换效率，表明其在太阳能利用和存储中的巨大潜力。**近，他们团队［６４］通过冷冻铸造法制备了三维石墨烯网络，与聚乙二醇（ＰＥＧ）复合后得到具有出色的形状稳定性以及高储能密度的石墨烯相变复合材料。在１００ｍＷｃｎｒ２的模拟太阳光下照射２０分钟，相变复合材料的温度迅速升高，比较高可达到约７０°Ｃ，而纯ＰＥＧ的温度*为５５．４°Ｃ，无法完成相变过程。关闭模拟光源后，相变复合材料的温度急剧下降，当温度到达结晶点附近时，将出现另一个平台，**着热能的释放过程。实验结果表明，与纯ＰＥＧ相比，石墨烯相变复合材料在光－热能量转换方面表现出更优异的性能，有着更好的应用前景。氧化石墨烯分散液含有丰富的羟基、羧基和环氧基等含氧官能团。氧化石墨烯资料

氧化石墨烯易于接枝改性，可与复合材料进行原位复合。官能化氧化石墨烯复合材料

虽然石墨烯独特的二维片层结构可以为硫提供大量的附着位点，但多硫化物仍可从这种开放的二维结构的开口端扩散入电解液，石墨烯/硫复合结构所制备的电极仍不可避免的在循环过程中不断损失容量。以氧化石墨烯为硫负载体时，其特点是不但对硫具有物理吸附能力，还因其所含的大量官能基团与硫的化学键合展现出对硫的化学吸附能力，从而可提升复合结构的循环稳定性。氧化石墨烯类材料因其自身含有大量的表面官能基团可对硫形成额外的化学吸附能力，从而改善硫电极的循环性能，但由于氧化石墨烯本身导电能力较差，因此所制备的复合材料往往无法发挥出较高的倍率性能。因此，目前的一个研究方向是通过将石墨烯进行表面化学改性，在引入孔结构或者其他官能团来提升其对硫的物理或化学吸附的同时，不影响石墨烯本体的高导电能力，从而获得在高倍率下仍可稳定循环的锂硫电池。官能化氧化石墨烯复合材料