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黑龍江氧化石墨烯研發(fā)

來源: 發(fā)布時間:2024-11-04

石墨烯是碳材料家族的新成員,它是由碳原子以sp2雜化軌道組成的只具有一個原子層厚度的單層片狀結(jié)構(gòu)材料。同碳納米管一樣,石墨烯也以其諸多優(yōu)點而被廣泛的應(yīng)用于儲能電池領(lǐng)域:(1)石墨烯具有極高的比表面積,其理論值高達(dá)2600m2/g[16],這使得石墨烯基復(fù)合電極有著很好的電解液相容性;(2)石墨烯的電導(dǎo)率遠(yuǎn)超其他碳材料,以石墨烯為導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的復(fù)合電極材料可以發(fā)揮優(yōu)異的倍率性能;(3)石墨烯衍生物如氧化石墨烯(GO)與還原氧化石墨烯(RGO)上含有的大量官能團(tuán)與缺陷位可以作為多種金屬及金屬氧化物納米粒子的生長位點。這種由石墨烯矩陣組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)可以有效的抑制納米電極材料在充放電過程中的團(tuán)聚現(xiàn)象及電極巨大的體積變化,從而增強電極材料的容量保持率與循環(huán)穩(wěn)定性。氧化石墨烯易于剝離成穩(wěn)定的氧化石墨烯分散液,易于成膜。黑龍江氧化石墨烯研發(fā)

黑龍江氧化石墨烯研發(fā),氧化石墨烯

石墨是由大量碳原子組成的六角環(huán)形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的多層疊合體,因?qū)訂柦Y(jié)合能只有5.4kJ/tool,故在一定的外力作用下易被剝離,而剝離出的石墨單層結(jié)構(gòu)即為石墨烯。20世紀(jì)3O年代,Landau和Peierls等ll提出二維晶體是熱力學(xué)不穩(wěn)定的,在常溫常壓下易分解。因此,傳統(tǒng)理論認(rèn)為石墨烯只是一個理論結(jié)構(gòu),實際中無法單獨存在。直到2004年,英國科學(xué)家Geim等打破了“二維晶體無法在非***零度穩(wěn)定存在”的認(rèn)知,采用微機械剝離法在高定向熱解石墨(HoPG)上反復(fù)剝離,**終成功制備并觀察到單層石墨烯。黑龍江氧化石墨烯研發(fā)氧化石墨烯有分散液和粉體形態(tài)。

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石墨烯薄膜具有優(yōu)異的面內(nèi)熱導(dǎo)率和良好的柔鈿性,因此經(jīng)常在可穿戴設(shè)備、電子設(shè)備等領(lǐng)域被用作散熱材料使用。劉忠范院士團(tuán)隊[78]通過等離子增強化學(xué)氣相沉積法(PECVD)在藍(lán)寶石襯底上生長石墨烯納米壁,得到的納米壁具有獨特的結(jié)構(gòu)和出色的熱導(dǎo)率。在輸入電流為350mA的情況下,基于石墨烯納米壁組裝的LED在光輸出功率方面提高了37%左右,而溫度卻降低了3.8%,說明石墨烯納米壁可用作LED應(yīng)用中增強散熱的良好材料。Kim[79]等人使用球磨法將氟化石墨剝落為氟化石墨烯溶液,然后通過真空抽濾得到10pm厚的超薄氟化石墨烯薄膜(EGF),顯示出242Wm-1K-1的優(yōu)異面內(nèi)熱導(dǎo)率。Guo_等人通過涂布法制備了一種厚度可控的可拉伸石墨烯薄膜。這種石墨烯薄膜具有良好的柔韌性和優(yōu)異的導(dǎo)熱性能,在施加3.2V電壓時,薄膜可以在6s內(nèi)從室溫快速升溫至45°C。而去除外加電壓后,石墨烯薄膜可在5s內(nèi)迅速冷卻至室溫,實驗結(jié)果顯示其既具有快速的電加熱響應(yīng),又具有高效的散熱能力。

相變材料(PCM)通過材料發(fā)生物態(tài)的變化(如融化、凝固等)來儲存及釋放能量,從而達(dá)到熱管理的目的。但是,相變材料在作為熱管理材料使用時有三個主要缺點:本征熱導(dǎo)率低、對光的吸收率低以及形狀穩(wěn)定性差[6()_62]。因此,通常通過添加導(dǎo)熱填料來改善這些缺點,石墨烯由于具有高本征熱導(dǎo)率、高長徑比而經(jīng)常被作為制備具有高性能相變復(fù)合材料的理想填料。在現(xiàn)階段研究中,石墨烯基相變復(fù)合材料在熱管理方向的應(yīng)用主要分為光-熱轉(zhuǎn)換材料、熱-電轉(zhuǎn)換材料、電-熱轉(zhuǎn)換材料三種。氧化石墨烯在石墨烯材料領(lǐng)域中的地位重要。

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**近幾年,國內(nèi)外在石墨烯基薄膜散熱方面取得了積極進(jìn)展,接下來需要科學(xué)家和工業(yè)界一起努力,將石墨烯基薄膜應(yīng)用在實際器件熱管理中。目前,國內(nèi)外生產(chǎn)石墨烯基薄膜的機構(gòu)超過20家。國內(nèi)如哈爾濱工業(yè)大學(xué)杜善義院士團(tuán)隊制備出三維石墨烯基散熱材料,由哈爾濱赫茲新材料科技有限公司投資1500萬元,年可生產(chǎn)石墨烯散熱片60萬片,實現(xiàn)產(chǎn)值3000萬元。東旭光電、廈門烯成石墨烯科技有限公司、深圳六碳科技有限公司、北京石墨烯散熱膜片研發(fā)有限責(zé)任公司、貴州新碳高科有限責(zé)任公司、常州富烯等在石墨烯導(dǎo)熱膜產(chǎn)業(yè)化方面也取得了積極進(jìn)展。國外的如瑞典的斯瑪特高科技股份有限公司(SHT,SmartHighTechAB)在石墨烯導(dǎo)熱膜方面也有自己獨特的技術(shù),據(jù)報道,SHT公司的石墨烯薄膜熱導(dǎo)率已超過現(xiàn)有石墨薄膜的熱導(dǎo)率。氧化石墨烯規(guī)模非常大的廠家是常州第六元素。黑龍江氧化石墨烯研發(fā)

石墨烯的導(dǎo)熱性能優(yōu)異,易分散,易加工。黑龍江氧化石墨烯研發(fā)

催化劑可以是天然或合成材料,例如酶、有機化合物、金屬和金屬氧化物。碳納米材料包括炭黑、碳納米管(CNT)、石墨烯及其衍生物,是許多合成催化劑的重要組分。它們已被用作有效催化劑或其他催化劑的載體。在上述碳材料中,石墨烯**近引起了**強烈的關(guān)注。這主要是由于石墨烯與開發(fā)新催化劑的其他碳同素異形體相比具有多項優(yōu)勢。一是,石墨烯的理論比表面積高達(dá)約2600m2·g-1,是單壁碳納米管的兩倍,高于單壁碳納米管、大多數(shù)炭黑和活性炭。這種結(jié)構(gòu)特征使得石墨烯非常適合作為負(fù)載催化劑的二維載體的潛在應(yīng)用。此外,局部共軛結(jié)構(gòu)賦予石墨烯在催化反應(yīng)中對基板的吸附能力增強。二是,石墨烯材料,尤其是化學(xué)改性石墨烯(CMG),可以將氧化石墨及其衍生物作為起始原料,通過使用石墨以較低成本大規(guī)模獲得。石墨烯材料不含碳納米管中存在的幾乎不可避免的金屬雜質(zhì),這會阻礙催化反應(yīng)中的碳納米管性能。三是,石墨烯的優(yōu)異電子遷移率促進(jìn)催化反應(yīng)期間的電子轉(zhuǎn)移,改善其催化活性。四是,石墨烯還具有高的化學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)和電化學(xué)穩(wěn)定性,可以提高催化劑的壽命。黑龍江氧化石墨烯研發(fā)