摘要：石墨烯是一種新興的二維碳納米材料，具有完美的晶體結構和出色的物理和化學性能。石墨烯獨特的電、熱、光學和機械性能，在電子、導熱材料、氣體傳感器、光敏元件和環境科學中具有廣泛的潛在應用。由于其潛在的實際應用價值。本文概述了石墨烯制備的方法，介紹了石墨烯電極材料、環境吸附材料領域的應用。并進一步對石墨烯及其納米復合材料的發展前景做出了分析。

　　關鍵詞：石墨烯 ;納米復合材料 ;制備

　　石墨烯是納米復合材料研究中相對重要的材料。納米石墨烯復合材料具有更高的制備要求。目的是生產可用于生物、機械和其他生產領域的高質量、高性能材料，發揮納米石墨烯復合材料的適用性。目前，就石墨烯復合材料的制備而言，納米復合材料的制備是主要的發展趨勢。在當今的各個領域，納米石墨烯復合材料具有非常明顯的優勢，并具有良好的發展前景。因此，納米石墨烯復合材料的制備和應用也受到越來越多的關注。

　　作者：周珉

　　一、石墨烯復合材料的制備

　　(一)熔融共混法制備

　　通過熔融共混法制備納米石墨烯復合材料，實際上是借助高溫和高剪切力，將石墨烯或氧化石墨烯分散在聚合物基質中。由于在使用該方法的納米石墨烯復合材料的制造過程中不需要溶劑，因此非常適用于極性和非極性聚合物。研究表明，在以單層或多層形式均勻分布的PET(石墨烯)基質中，基質中可能會出現卷曲和皺褶。

　　石墨烯論文范例：石墨烯微通道散熱器的傳熱特性

　　以柵格的形式，大大提高了復合材料的導電性。當PET基體的石墨烯含量達到3vol%時，復合材料的最大電導率可以達到2.11S/m，這與目前電磁屏蔽領域對石墨烯復合材料的需求一致。通過這種制造方法，一些專家和學者已經制成了高導電復合材料，例如分離的石墨烯-多壁納米管/超高分子量聚乙烯，它們的導電率非常高，并且其導電滲透率低，僅為0.039vot%[1]。

　　(二)溶液混合法制備

　　通過溶液混合法制備納米石墨烯復合材料,實際上是指在溶劑的作用下,將聚合物分子插入GO片材后，通過還原制備納米石墨烯復合材料。在制造過程中，一種常用的方法是通過超聲技術將GO分散在水或有機溶劑中，然后添加聚合物并通過聚集或揮發除去溶劑。由于GO表面存在含氧官能團，因此GO可以更好地分散在有機溶劑中，并且可以更好地與聚合物界面相互作用。在相關研究過程中，一些專家以N-二甲基酰胺為溶劑制備了FGON(功能性氧化石墨烯納米片)/CE(氰酸酯)復合材料，并將FGON插入CE基質中。為了實現界面之間的有效粘合，這種納米復合材料具有非常好的耐摩擦性和很強的機械性能。

　　同時，一些學者將FGON和PMMA添加到THF溶液中，經過超聲分散和真空干燥后獲得FGONs/PMMA納米復合材料。而且，一些學者已經使用THF和氯仿作為溶劑來制備石墨烯/環氧納米復合材料。研究表明，氯仿對促進石墨烯在環氧樹脂中的分散具有更好的作用，因此以這種方式制備的石墨烯納米復合材料的泄漏閾值也較低。在該制造方法的研究過程中，一些學者正在使用該方法制造FGON /硅樹脂納米復合材料，當FGON的含量達到0.5wt%時，大大改善了該納米復合產品的拉伸性能、導熱性和熱穩定性。

　　(三)原位聚合法制備

　　通過原位聚合制備納米石墨烯復合材料，實際上是將石墨烯或GO與聚合物單元混合，然后利用引發劑的固有引發效應來制備所生產的石墨烯片材的單體。聚合以獲得石墨烯納米復合材料。該方法與通過溶液混合法制備納米石墨烯復合物的方法相似，并且在原位聚合過程中，還原的氧化石墨烯或GO易于與單體分離并表現出分子水平分散現象。同時，由于聚合反應是放熱過程，由放熱產生的膨脹效應擴大了GO的層間間隔，從而提供了從層壓體分離的更有利條件。因此，通過原位聚合方法制備納米石墨烯復合材料而獲得的納米石墨烯復合材料將具有更均勻的分散特性。

　　在研究該方法的過程中，一些學者制備了不僅具有非常高的電導率，而且具有非常高的玻璃化轉變溫度的GO/PS(聚苯乙烯)納米復合材料。而且材料的熱穩定性也很強。在原位聚合方法中，也可以合理地使用GO片材的含氧基團。通過反應在GO和部分基體樹脂之間形成相對較強的共價鍵，從而獲得更高的納米石墨烯復合材料性能。同時，一些學者正在使用這種方法來制造rGO/PPy(聚吡咯)納米復合材料。

　　rGO和PPy之間形成了非常緊密的接觸，這使這種納米復合材料具有多孔結構，從而形成了多孔結構。它的表面積為108m 2/g，并且具有非常好的電容特性[2]。因此，這種材料已被廣泛用于超級電容器的生產中。另外，相關學者使用聚丙烯乳液的原位化學還原氧化石墨烯法制備rGO/PP納米復合材料，所得材料的滲透率閾值僅為0.033 vol%。 。

　　除了上述所提到的這些制造納米石墨烯復合材料之外，該方法還可以用于生產苯二甲酸環丁烯酯(CBT)。應用該方法，石墨烯可以均勻地分散在聚合物基質中，但是當將GO或石墨烯添加到聚合物中時，粘度表明MMA的副產物為硫酸氫銨，其產量可達1.2t。因此，必須建造昂貴的耐酸設備來回收硫酸氫銨。

　　二、石墨烯納米復合材料的應用

　　(一)在電極材料中的應運

　　納米石墨烯復合材料可以用作電極材料，與網絡結構的連通性高，大大提高了離子的傳輸速率，具有高功率、高容量的特點。作為相關研究的結果，發現通過熱法將磷酸鋰鐵納米顆粒裝載到納米石墨烯氣凝膠中，石墨烯的網絡結構提供了足夠的孔并且可以大大改善電極。與電解質的接觸面積顯著減少了鋰離子的擴散路徑，為電解質的滲透提供了更大的便利[3]。

　　(二)環境吸附材料中的應運

　　由于納米石墨烯復合材料具有豐富的結構孔和不同的制造方法，因此表面上存在許多缺陷，從而易于引入具有不同功能的基團。因此，這些材料在許多領域中都有非常廣泛的應用，例如金屬離子吸附、油水分離和染料分子去除。根據相關研究結果，以肥皂泡為模板，將表面活性劑和冷凍干燥技術與納米石墨烯復合材料相結合，可以有效地將油吸附到水中，并具有很強的吸附能力。研究表明，通過利用二氧化碳的物理活性來生產氧化石墨烯復合材料，可以獲得具有非常大的孔體積的多孔石墨烯復合材料。

　　三、結束語

　　作為碳材料領域的新元素，石墨烯還被用于電子部件、聚合物材料、生物傳感器、能量存儲和環境污染控制，具有完美的晶體結構，良好的導電性、導熱性和機械強度。具有廣闊的應用前景，基于石墨烯及其衍生物的納米復合材料的開發和應用將引起越來越多的關注。如今，存在與石墨烯的研究和應用有關的問題。對制備工藝，石墨烯產量和石墨烯制造方法質量的要求都有待提高。

　　盡管人們對石墨烯的研究主要集中在石墨烯的電性能上，但對石墨烯的導熱性和機械強度的研究尚未深入。石墨烯晶體結構與性能之間的關系需要進一步研究。我們正在積極尋求一種簡單且便宜的石墨烯制造方法，并且石墨烯晶體結構與性能之間的關系，將成為未來開發石墨烯潛力的主要研究方向。

　　參考文獻：

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　　[2]王蘇展,賀偉,鄧玉敏,鄭寅,石震,胡盛.石墨烯/納米銀復合材料的制備及其應用研究進展[J].化學研究,2017,28(06):775-780.

　　[3]林森,孫仕勇,申珂璇.石墨烯及其納米復合材料的制備與應用研究[J].人工晶體學報,2017,46(06):1117-1121.

　　[4]杜祥.石墨烯納米復合材料的制備及其應用研究進展[J].中國粉體工業,2017(03):1-4.