Основные понятия и структура
Однослойный оксид графена Графен можно рассматривать как двумерный материал, полученный путем расслоения графита, обработанного сильными окислителями. Он вводит в углеродный каркас графена множество кислородсодержащих функциональных групп (таких как гидроксильные, эпоксидные и карбоксильные группы). Эти группы нарушают исходную сопряженную проводящую структуру, но придают графену чрезвычайную гидрофильность, обеспечивая легкое диспергирование в воде или полярных растворителях, что облегчает последующую обработку и функциональную модификацию.
Основные характеристики и области применения
Его характеристики тесно связаны с областями применения, а именно:
1. Высокая удельная площадь поверхности и поверхностная активность.
Характеристики: Слоистая структура обеспечивает ему огромную удельную площадь поверхности, а поверхность богата активными кислородсодержащими функциональными группами.
Применение: Это превосходное решение.электродный материалВ качестве субстрата или добавки он может обеспечить больше активных центров, что способствует быстрой адсорбции и переносу ионов, тем самым улучшая скоростные характеристики и емкость.
2. Превосходная технологичность раствора.
Характеристики: Легко отделяется в воде или полярных растворителях, образуя стабильную и однородную дисперсию (например, дисперсия оксида графена).
Применение: Может использоваться в качестве искусственных чернил для получения различных функциональных тонких пленок (таких как теплопроводящие пленки, гибкие проводящие покрытия) или для равномерного композитирования с другими материалами с помощью влажных процессов.
3. Легко оснащается и модифицируется.
Характеристика: Функциональные группы на поверхности могут выступать в качестве «ручек» для химических реакций, прививая другие молекулы или полимеры посредством ковалентных или нековалентных связей.
Применение: Возможность индивидуальной настройки для придания материалам специфических свойств, таких как улучшение совместимости с полимерами, введение магнитных или оптических свойств, создание высокоэффективных композитных материалов, биосенсоров или носителей лекарственных средств.
4. Может использоваться в качестве прекурсора для получения графена.
Характеристики: Путем химического восстановления, термического восстановления и других методов можно частично или полностью удалить кислородсодержащие функциональные группы, восстановить проводимость и получить восстановленный оксид графена.
Применение: В настоящее время это один из основных способов крупномасштабного получения графеновых материалов, а полученные продукты широко используются в таких областях, как проводящие чернила, электромагнитное экранирование и антистатические покрытия.
Методы подготовки, их преимущества и недостатки
Основной метод получения: В настоящее время наиболее распространенным методом является усовершенствованный метод Хаммерса и его производные методы, при которых графитовое сырье обрабатывается окислителями, такими как серная кислота и перманганат калия, а затем получают его путем шелушения, очистки и сушки.
Основные преимущества: хорошая технологичность, более низкая стоимость по сравнению с чистым графеном, легкость модификации и создания композитов, стабильная дисперсия.
Основные недостатки: процесс окисления приводит к появлению большого количества дефектов, что значительно снижает проводимость и механические свойства по сравнению с идеальным графеном; контроль стабильности продукта.Такие параметры, как размер слоя и степень окисления, представляют собой сложную задачу в отрасли.
Основные области применения аккумуляторов
Применение данного продукта в аккумуляторной отрасли проявляется главным образом в следующих трех аспектах:
Эффективная зарядка и разрядка: благодаря высокой удельной поверхности и превосходной проводимости электродного материала, он может повысить скорость переноса ионов лития и электронов.
Повышение производительности батареи: при использовании в качестве анодного или катодного материала для суперконденсаторов он может продлить срок службы батареи и улучшить плотность энергии и мощности.
Добавка к электролиту: добавление в виде нанокомпозитов позволяет улучшить емкость батареи, циклические характеристики и безопасность.
Многофункциональные композитные материалы: легко модифицируются, могут сочетаться с другими материалами и наделяются такими свойствами, как проводимость, теплопроводность и армирование.
