官能化氧化石墨烯水处理

氧化石墨烯一般由石墨经强酸氧化而得。主要有三种制备氧化石墨的方法:Brodie法，Staudenmaier法和Hummers法。其中Hummers法的制备过程的时效性相对较好而且制备过程中也比较安全，是目前**常用的一种。它采用浓硫酸中的高锰酸钾与石墨粉末经氧化反应之后，得到棕色的在边缘有衍生羧酸基及在平面上主要为酚羟基和环氧基团的石墨薄片，此石墨薄片层可以经超声或高剪切剧烈搅拌剥离为氧化石墨烯，并在水中形成稳定、浅棕黄色的单层氧化石墨烯悬浮液。由于共轭网络受到严重的官能化，氧化石墨烯薄片具有绝缘的特质。经还原处理可进行部分还原，得到化学修饰的石墨烯薄片。虽然***得到的石墨烯产物或还原氧化石墨烯都具有较多的缺陷，导致其导电性不如原始的石墨烯，不过这个氧化−剥离−还原的制程可有效地让不可溶的石墨粉末在水中变得可加工，提供制作还原氧化石墨烯的途径。而且其简易的制程及其溶液可加工性，考虑量产的工业制程中，上述工艺已成为制造石墨烯相关材料及组件的极具吸引力的工艺过程。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。官能化氧化石墨烯水处理

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。官能化氧化石墨烯水处理应用于锂电正负极材料，还可以应用于橡胶、塑料、树脂、纤维等高分子复合材料领域。

氧化石墨烯的主要应用：1、石墨烯可以做成化学传感器，这个过程主要是通过石墨烯的表面吸附性能来完成的，根据部分学者的研究可知，石墨烯化学探测器的灵敏度可以与单分子检测的极限相比拟。石墨烯独特的二维结构使它对周围的环境非常敏感。石墨烯是电化学生物传感器的理想材料，石墨烯制成的传感器在医学上检测多巴胺、葡萄糖等具有良好的灵敏性。2、石墨烯可以用来制作晶体管，由于石墨烯结构的高度稳定性，这种晶体管在接近单个原子的尺度上依然能稳定大氏地工作。相比之下，目前以硅为材料的晶体管在10纳米左右的尺度上就会失去稳定性；石墨烯中电子对外场的反应速度超快这一特点，又使得由它制成的晶体管可以达到极高的工作频率。

从实际应用的角度看，石墨烯需要和基板接触，因此，减少石墨烯薄膜和基板之间的接触热阻是石墨烯热管理应用必须考虑的问题。单层或少数层石墨烯和基板之间的范德华力可以保证石墨烯和基板之间很好的热耦合[42]。但是石墨烯薄膜由于厚度较大，范德华力远远不能满足热从基板传递到石墨烯薄膜上。传统的连接基板和散热片之间的导热胶由于体积和热导率较低的原因，已经满足不了实际应用的需求，必须采用共价键等其他的方式，以增强热传递的效率。本团队在这方面做了一些探索性的工作，主要采用在石墨烯薄膜和二氧化硅界面引入功能化分子的方法。实验结果表明，引入功能化分子后，热点的散热效果提高了近1倍常州第六元素拥有氧化石墨(烯)、石墨烯粉体、复合材料3大系列产品。

利用石墨烯的纳米效应，将石墨烯和其他材料制备成复合薄膜也是石墨烯应用到热管理中的途径之一。如中科院陈成猛团队[58]制备出一种柔性的石墨烯-碳纤维复合膜散热片，结果表明其热导率达到977W/(m·K)，其热传递的效果好于铜。**科大[59]制备出三维的石墨烯-碳纳米环薄膜，其热导率可达946W/(m·K)。浙江大学高超团队[60]报道了一种快速湿纺组装（wet-spinningassembly）的方法制备石墨烯薄膜，其热导率达530~810W/(m·K)。可见，将石墨烯和其他材料制备成复合薄膜，复合薄膜的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。官能化氧化石墨烯水处理

石墨烯含有丰富的官能团，易于分散。官能化氧化石墨烯水处理

石墨烯薄膜具有优异的面内热导率和良好的柔钿性，因此经常在可穿戴设备、电子设备等领域被用作散热材料使用。刘忠范院士团队［７８］通过等离子增强化学气相沉积法（ＰＥＣＶＤ）在蓝宝石衬底上生长石墨烯纳米壁，得到的纳米壁具有独特的结构和出色的热导率。在输入电流为３５０ｍＡ的情况下，基于石墨烯纳米壁组装的ＬＥＤ在光输出功率方面提高了３７％左右，而温度却降低了３．８％，说明石墨烯纳米壁可用作ＬＥＤ应用中增强散热的良好材料。Ｋｉｍ［７９］等人使用球磨法将氟化石墨剥落为氟化石墨烯溶液，然后通过真空抽滤得到１０ｐｍ厚的超薄氟化石墨烯薄膜（ＥＧＦ），显示出２４２Ｗｍ－１Ｋ－１的优异面内热导率。Ｇｕｏ＿等人通过涂布法制备了一种厚度可控的可拉伸石墨烯薄膜。这种石墨烯薄膜具有良好的柔韧性和优异的导热性能，在施加３．２Ｖ电压时，薄膜可以在６ｓ内从室温快速升温至４５°Ｃ。而去除外加电压后，石墨烯薄膜可在５ｓ内迅速冷却至室温，实验结果显示其既具有快速的电加热响应，又具有高效的散热能力。官能化氧化石墨烯水处理