绿色氧化石墨烯纳米材料

石墨烯***发现是用胶带一层层粘下来的。石墨烯的发现可以追溯到2004年，由英国曼彻斯特大学的安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫以及荷兰的斯图尔特·帕克共同发现。教授的发现源于对石墨材料进行的实验。教授们采用了一种特殊的方法，使用胶带将石墨片层层撕离，**终得到了非常薄的一层石墨片。通过对这层石墨片的观察和研究，教授们发现这个材料具有非常特殊的性质。石墨烯是一种只有一个原子层厚度的二维碳材料，由碳原子以六角晶格结构排列组成。它具有一些非常独特的性质，比如极高的电导率、优异的热导率、强度高、柔韧性好等。这些特性使得石墨烯成为研究领域中的热门材料，并在纳米科技、电子学、能源存储等众多领域展现出巨大的潜力。盖姆、诺沃肖洛夫和帕克因为对石墨烯的发现和研究做出的贡献，于2010年被授予了诺贝尔物理学奖。教授们的工作奠定了石墨烯研究的基础，并为未来的石墨烯应用开发打下了坚实的基础。石墨薄片层可以经机械剥离剥离为氧化石墨烯。绿色氧化石墨烯纳米材料

随着科技的快速发展，热管理系统越来越多地应用于现代工业、电子设备等多个领域，在热能的分散、转换与存储过程中发挥着重要作用。其中，热管理材料是热管理系统的**，因此，设计和制备具有高热导率的新型热管理材料成为了促进科技发展的关键问题之一。在众多导热材料中，石墨烯由于具有髙达５３００Ｗｎｒ１１Ｃ１的本征热导率、优异．的机械性能而受到人们的***关注，被认为是新型热管理材料的理想选择。在之前的研究中，石墨烯片在复合材料中往往呈无规分散的状态，体系内热阻较大，从而导致复合材料的热导率处于较低水平。预先构筑石墨烯三维结构能够有效降低界面热阻及接触热阻，但是距离理论值仍有较大差距。为了进一步解决存在的问题，本课题主要通过冷冻铸造法来构筑有序排列的***石墨烯三维网络结构，并制备相应的相变储能材料和散热材料无污染氧化石墨烯型号氧化石墨烯分散液（SE3122、SE3522）。

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。

化学气十日沉干jI法制备三维石烯的j制箭烯卡¨似，以甲烷为碳源．氧气和氩气为辅助怵，泡沫过渡金属底l-2h：积基形状类似的泡沫状烯，利川划蚀液将冷却后带底的f器烯泡沫中的坫划脚ifb：．从mj火僻九支撑构架的j维石烯泡沫。(、h{21]等利ff】化学气相沉I法分)j』J平f1l曲泡沫镍底f：．制舒r具有三维连通络纳fjlJ的鞋烯泡沫材料。研究发现．石墨烯泡沫完整地制色!淋J的纳构．以尢缝连接的力‘式卡勾成r全连通的体．仃低J奠、大扎隙率、高比表面积和优异的电荷他能力等特点。Wu等利用该方法也成功制备J，氮掺杂维r烯泡沫．．此外．利用这种方法还能获得各种具有优砰特性的维r烯泡沫。。Iiu等以泡沫Ni为呔．通过化学卡¨fjl成功制备rJfj于*胚抗原检测的大孔维烯泡沫。氧化石墨烯悬浮液可以用于锂电池负极改性。

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。GO氧化石墨（粉末）为棕黑色固体。绿色氧化石墨烯纳米材料

氧化石墨烯是单一的原子层，可以随时在横向尺寸上扩展到数十微米。绿色氧化石墨烯纳米材料

在用氧化还原法将石墨剥离为石墨烯的工业化生产过程中，得到的石墨烯微片富含多种含氧官能团。由于石墨烯片层上的这些缺陷，在一些情况下，石墨烯微片无法满足某些复合材料在抗静电或导电、隔热或导热等方面的特殊要求。为了修复石墨烯片层上的缺陷，提高石墨烯微片的碳含量和在导电、导热等方面的性能。通过调控氧化石墨烯的结构，降低氧化程度，降低难分解的芳香族官能团，如内酯、酮羰基、羧基等官能团的含量，从而增加后续官能团分解的效率和降低分解温度。调控氧化条件，减少面内大面积反应。该减少缺陷的方案，有助于提升还原效率，减少面内难以修复的孔洞，使碳原子排布更密集，进一步减少修复段的势垒，将能量用于增加碳原子离域尺寸，提升晶元大线，从而提升还原石墨烯的本征导电性。研发了深度还原技术，并通过自主开发的还原设备，将石墨烯微片碳的质量分数提高到90%以上；且粉末电导率相比还原前提升20倍，达到了4000S/m以上。绿色氧化石墨烯纳米材料