氧化石墨烯和功能化石墨烯的性能和应用

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　          <span style="line-height:150%;font-family:宋体;">        引言
        目前，存在许多用于石墨烯生产的技术，包括外延生长，化学蒸汽沉积(CVD)，热或机械剥离。大规模石墨烯生产也可以有效地通过化学还原氧化石墨烯实现。
        自2004年首次报道利用机械剥离石墨的方法制备石墨烯，石墨氧化物引起了人们很大的兴趣。随着研究人员探索更简单、更有效率、更便宜和更好的石墨烯合成方法，利用合成的石墨烯很容易扩大规模，并在商业上保持可行的工业应用特性。
        从石墨氧化物到氧化石墨烯
        石墨是三维碳材料，可被认为由许多层的石墨烯构成，石墨氧化物与石墨略有不同。
        当使用强氧化剂氧化石墨，含氧功能团被引入到石墨结构，使材料具有亲水性，扩展使层分离。
        利用该特性，通过水中声波降解法可获得剥落片状氧化石墨，最终生成单层或数层含氧功能团石墨烯，被称为氧化石墨烯或者GO。
        层数是氧化石墨烯和石墨氧化物的主要区别。尽管石墨氧化物是一个多层体系，单层和数层的石墨烯片可在石墨氧化物分散物中找到。
        氧化石墨烯的性能及应用
        由于含氧功能团的存在，氧化石墨烯很容易分散在有机溶剂、水、和不同的基体中。它可与聚合物或陶瓷基体结合，这是一个主要优势，会增强它们的机械和电性能。
        对于导电性，氧化石墨烯作为一种电绝缘体，因为干扰了sp2键杂化网络。为恢复石墨烯的蜂窝六角晶格和导电性，还原氧化石墨烯是重要的。
        但大量的氧气已被移除后，分散被还原的氧化石墨烯(rGO)并不容易，因为这种材料会产生聚集。
        石墨烯的特性可以通过氧化石墨烯功能化的方法改变。用这种方法获得的化学改性的石墨烯可使用在许多应用中。根据希望获得的应用，氧化石墨烯可以有多种方法被功能化。
        一种可确保化学改变石墨烯在有机溶剂中容易分散的方法是通过有机胺进行共价功能化。这使得材料更适合生产生物设备和光电子产品，并用于药物输送。
        此外，将富勒烯功能化仲胺和卟啉功能化伯胺添加到氧化石墨烯片，增强材料的非线性光学性能，已被证明是可能的。
        氧化石墨烯可作为生产单层或数层石墨烯片的媒介。为了达到这个目标，氧化和还原过程应被开发，可以把碳层隔离并分离而不改变其结构。
        考虑到大规模生产石墨烯，化学还原氧化石墨烯被认为是最可行的方法之一。但是，科学家们已经发现该方法制备的石墨烯，与机械剥落方法制备的石墨烯相比，具有相同质量是富有挑战性的。
        来自Graphenea公司的氧化石墨烯薄膜
        图1为Graphenea公司制备氧化石墨烯薄膜，通过过滤单层氧化石墨烯分散剂。这薄膜是绝缘的，12至15m厚，直径为4厘米。
        

氧化石墨烯和功能化石墨烯的性能和应用

        Figure 1. Graphene oxide film
        氧化石墨烯薄膜
        微孔过滤器指标
        厚度：105m
        孔隙度 70%
        孔隙尺寸: 0.025m
        材料:生物惰性的硝酸纤维素和纤维素醋酸盐的混合物
        元素分析
        氧: 41 – 50%
        氢: 0 – 1%
        氮: 0 – 1%
        硫: 0 – 1%
        碳: 49 – 56%
        应用
        氧化石墨烯薄膜具有以下用途:
        石墨烯的研究
        生物医学
        太阳能电池
        石墨烯/聚合物复合材料电池
        超级电容器
        支持金属催化剂
        低渗透材料
        生物传感器
        多功能材料
        质量控制
        Graphenea公司供应氧化石墨烯过滤器，经严格的质量检查程序，以确保产品的高质量和良好的重现性。该公司还为需要更精细质量控制的应用，提供定制化的解决方案。
        
   来源：新材料在线