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(gè)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(diǎn)而被廣泛的應(yīng)用于儲(chǔ)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(zhǎng)位點(diǎn)。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(guò)程中的團(tuán)聚現(xiàn)象及電極巨大的體積變化，從而增強(qiáng)電極材料的容量保持率與循環(huán)穩(wěn)定性。氧化石墨烯是制備導(dǎo)熱膜的主要原料。內(nèi)蒙古新型氧化石墨烯生產(chǎn)

大規(guī)模制備高質(zhì)量的石墨烯晶體材料是所有應(yīng)用的基礎(chǔ),發(fā)展簡(jiǎn)單可控的化學(xué)制備方法是**為方便、可行的途徑,這需要化學(xué)家們長(zhǎng)期不懈的探索和努力;石墨烯的化學(xué)修飾：將石墨烯進(jìn)行化學(xué)改性、摻雜、表面官能化以及合成石墨烯的衍生物，發(fā)展出石墨烯及其相關(guān)材料(grapheneandrelatedmaterials)，來(lái)實(shí)現(xiàn)更多的功能和應(yīng)用;石墨烯的表面化學(xué):由于石墨烯晶體獨(dú)特的原子和電子結(jié)構(gòu)，氣體分子與石墨烯表面間的相互作用將表現(xiàn)出許多特有的現(xiàn)象，這將為表面化學(xué)特別是表面催化研究提供一個(gè)獨(dú)特的模型表面;同時(shí)石墨烯具有完美的兩維周期平面結(jié)構(gòu)，可以作為一個(gè)理想的催化劑載體，金屬/石墨烯體系將為表面催化研究提供一個(gè)全新的模型催化研究體系。內(nèi)蒙古新型氧化石墨烯生產(chǎn)制備氧化石墨烯的原料主要是石墨、高錳酸鉀和濃硫酸。

當(dāng)今社會(huì)日益增長(zhǎng)的能源與環(huán)境需求對(duì)儲(chǔ)能電池技術(shù)的發(fā)展既是機(jī)遇也是嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。納米碳材料如碳納米管與石墨烯因其優(yōu)異的導(dǎo)電能力、良好的機(jī)械性能以及獨(dú)特的形貌與結(jié)構(gòu)特征在儲(chǔ)能電池技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越普遍。本文通過(guò)綜述近年來(lái)碳納米管與石墨烯分別作為鋰離子電池的復(fù)合電極材料、負(fù)極活性材料、導(dǎo)電添加劑以及新型鋰硫電池用復(fù)合導(dǎo)電載體的***應(yīng)用進(jìn)展，重點(diǎn)討論了這兩類(lèi)納米碳材料的不同應(yīng)用模式對(duì)儲(chǔ)能電池容量性能、倍率性能以及循環(huán)壽命的影響。同時(shí)對(duì)目前研究中存在的問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)未來(lái)發(fā)展方向，如開(kāi)發(fā)低成本與環(huán)境友好的高質(zhì)量材料合成技術(shù)、提升材料的分散能力以有效構(gòu)筑復(fù)合電極結(jié)構(gòu)以及開(kāi)發(fā)新的應(yīng)用模式等進(jìn)行了展望。

氧化石墨烯一般由石墨經(jīng)強(qiáng)酸氧化而得。主要有三種制備氧化石墨的方法:Brodie法，Staudenmaier法和Hummers法。其中Hummers法的制備過(guò)程的時(shí)效性相對(duì)較好而且制備過(guò)程中也比較安全，是目前**常用的一種。它采用濃硫酸中的高錳酸鉀與石墨粉末經(jīng)氧化反應(yīng)之后，得到棕色的在邊緣有衍生羧酸基及在平面上主要為酚羥基和環(huán)氧基團(tuán)的石墨薄片，此石墨薄片層可以經(jīng)超聲或高剪切劇烈攪拌剝離為氧化石墨烯，并在水中形成穩(wěn)定、淺棕黃色的單層氧化石墨烯懸浮液。由于共軛網(wǎng)絡(luò)受到嚴(yán)重的官能化，氧化石墨烯薄片具有絕緣的特質(zhì)。經(jīng)還原處理可進(jìn)行部分還原，得到化學(xué)修飾的石墨烯薄片。雖然***得到的石墨烯產(chǎn)物或還原氧化石墨烯都具有較多的缺陷，導(dǎo)致其導(dǎo)電性不如原始的石墨烯，不過(guò)這個(gè)氧化?剝離?還原的制程可有效地讓不可溶的石墨粉末在水中變得可加工，提供制作還原氧化石墨烯的途徑。而且其簡(jiǎn)易的制程及其溶液可加工性，考慮量產(chǎn)的工業(yè)制程中，上述工藝已成為制造石墨烯相關(guān)材料及組件的極具吸引力的工藝過(guò)程。石墨烯防腐漿料中分散有少層石墨烯，且具有較高的穩(wěn)定性。

雖然石墨烯獨(dú)特的二維片層結(jié)構(gòu)可以為硫提供大量的附著位點(diǎn)，但多硫化物仍可從這種開(kāi)放的二維結(jié)構(gòu)的開(kāi)口端擴(kuò)散入電解液，石墨烯/硫復(fù)合結(jié)構(gòu)所制備的電極仍不可避免的在循環(huán)過(guò)程中不斷損失容量。以氧化石墨烯為硫負(fù)載體時(shí)，其特點(diǎn)是不但對(duì)硫具有物理吸附能力，還因其所含的大量官能基團(tuán)與硫的化學(xué)鍵合展現(xiàn)出對(duì)硫的化學(xué)吸附能力，從而可提升復(fù)合結(jié)構(gòu)的循環(huán)穩(wěn)定性。氧化石墨烯類(lèi)材料因其自身含有大量的表面官能基團(tuán)可對(duì)硫形成額外的化學(xué)吸附能力，從而改善硫電極的循環(huán)性能，但由于氧化石墨烯本身導(dǎo)電能力較差，因此所制備的復(fù)合材料往往無(wú)法發(fā)揮出較高的倍率性能。因此，目前的一個(gè)研究方向是通過(guò)將石墨烯進(jìn)行表面化學(xué)改性，在引入孔結(jié)構(gòu)或者其他官能團(tuán)來(lái)提升其對(duì)硫的物理或化學(xué)吸附的同時(shí)，不影響石墨烯本體的高導(dǎo)電能力，從而獲得在高倍率下仍可穩(wěn)定循環(huán)的鋰硫電池。氧化石墨烯材料可以用于聚合物復(fù)合材料的原位聚合。內(nèi)蒙古新型氧化石墨烯生產(chǎn)

氧化石墨易于剝離成穩(wěn)定的氧化石墨烯分散液，易于成膜。內(nèi)蒙古新型氧化石墨烯生產(chǎn)

從實(shí)際應(yīng)用的角度看，石墨烯需要和基板接觸，因此，減少石墨烯薄膜和基板之間的接觸熱阻是石墨烯熱管理應(yīng)用必須考慮的問(wèn)題。單層或少數(shù)層石墨烯和基板之間的范德華力可以保證石墨烯和基板之間很好的熱耦合[42]。但是石墨烯薄膜由于厚度較大，范德華力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足熱從基板傳遞到石墨烯薄膜上。傳統(tǒng)的連接基板和散熱片之間的導(dǎo)熱膠由于體積和熱導(dǎo)率較低的原因，已經(jīng)滿(mǎn)足不了實(shí)際應(yīng)用的需求，必須采用共價(jià)鍵等其他的方式，以增強(qiáng)熱傳遞的效率。本團(tuán)隊(duì)在這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。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，引入功能化分子后，熱點(diǎn)的散熱效果提高了近1倍內(nèi)蒙古新型氧化石墨烯生產(chǎn)