石墨烯（graphene）是近幾年來發展起來的一種新型二維無機納米材料，自從其發現以來，石墨烯在化學、物理、材料、電子等各個領域顯示了廣闊的應用前景。尤其是它極高的機械強度，出色的導電和導熱性能，以及豐富的來源（石墨），使其能作為一種理想的無機納米填料來制備聚合物復合材料。但是目前為止，石墨烯材料的大規模制備，以及如何將石墨烯均勻地分散到聚合物基體中并且優化石墨烯與聚合物基體之間的界面作用力一直是科學界及工業界尚待解決的難題。本學位論文圍繞著這些問題，運用了多種新穎的方法實現了對石墨烯以及功能化石墨烯材料的合成，并制備了多種高性能的石墨烯/聚合物復合材料，這些材料在航空、運輸、生物醫藥等方面具有潛在的應用價值。氧化石墨易于剝離成穩定的氧化石墨烯分散液，易于成膜。全國新型石墨烯復合材料廠家報價

目前的負極材料中，硅被認為是相當有有潛力的負極材料之一，因為它在自然界中含量多，還具有低的嵌鋰電位和很高的理論比容量。存在的問題是在鋰離子脫嵌過程中，硅的體積變化比較明顯，使得材料與負極集流體之間粘結性變差，造成電池循環性能的大幅度下降。同時硅還會在電池循環過程中出現團聚現象，引起電池容量的迅速下降。將硅材料和石墨烯進行復合，石墨烯可以抑制硅材料在充放電過程中的團聚，減緩硅材料的體積變化，從而提高電池的容量和循環性能。此外，石墨烯有助于電解液的浸潤，從而提高電池的性能。He等通過噴霧干燥法制備了一種高性能的石墨烯/硅復合材料（圖6.1），將氧化石墨烯與納米硅超聲混合，通過噴霧干燥后在700℃下進行煅燒得到復合材料，在200mAg-1的電流密度下充放電30次后，容量仍可達到1502mAhg-1，其容量保持率為98%，說明該石墨烯/硅復合材料具有良好的循環性能山東合成石墨烯復合材料有哪些常州第六元素擁有回收/循環氧化技術等自主知識產權。

許多對聚合物/碳納米管納米復合材料的研究目的在于開發和利用碳納米管出色的力學性能，同時對聚合物基體引入一些新的性能，比如導電性、導熱性等。但是，盡管許多工作集中在聚合物/碳納米管納米復合材料的研究上，許多問題仍然存在。相比于碳納米管，制備基于石墨烯的結構和功能體系更加可行，這是因為石墨烯具有更大的比表面積，更強的界面結合力，以及同樣出色的物理性能。完美石墨烯的楊氏模量和斷裂強度高達1TPa和130GPa[41]，而制備復合材料**常用的改性及還原石墨烯的楊氏模量也可達到250GPa[57,58]，高出一般的聚合物2~3個數量級，因此，在聚合物中加入改性或還原石墨烯同樣能有效地增強聚合物的力學性能。

聚合物太陽能電池常采用氧化銦錫（ITO）作為透明導電電極。其中ITO成本較高，機械穩定性較差，即使在很小的外界機械應力作用下ITO膜也易產生微裂紋導致膜電阻增加，從而使光電器件的性能下降。石墨烯優異的光學性能和機械強度及韌性，使其在柔性光伏器件的透明電極中具有更好應用潛力[97]。Xu等[98]將氧化石墨烯溶液旋涂成膜，然后在700℃下用肼蒸汽還原，所得石墨烯薄膜的薄層電阻為1.79×104Ω／sq，電導率為22.3S／cm，將其在有機光伏電池中（OPVs）作為透明電極，所得器件的功率轉換效率為0.13%。這種方法制備得到的石墨烯薄膜不僅可以用于有機光伏電池，還可以用于其他光學器件，例如平板顯示器等。Zhang等[99]對氧化石墨烯進行950℃熱還原，再使用標準工業光刻以及O2等離子體蝕刻工藝對還原的石墨烯薄膜進行精確可控地刻蝕，制備了石墨烯網狀透明電極（GME），提高了電極的透光率。玻纖增強復合材料戶外使用具有超長耐候性。

單純的導電聚合物在充放電循環的過程中通常穩定性較差，使得其在電容器電極等方面的應用受到了限制，開發具有優異導電性能的復合材料勢在必行。石墨烯和導電聚合物共軛結構的相互作用可以增強基體導電性，同時又可以實現結構的增強。因此，導電聚合物與氧化石墨烯的復合成為一個研究熱點49。雖然GO本身并不導電，但是在高分子加工過程中GO可以部分還原，而導電填料與基體間的強界面作用以及導電填料在基體中良好的分散性能更有利于聚合物基體導電性能的提高53。表2列出了一些GO在一些類型的高分子基體中電學性能提升效果。氧化石墨烯分散液可與復合材料進行原位復配，從而賦予復合材料導電、導熱、增強、阻燃、抑菌等性能。全國新型石墨烯復合材料廠家報價

氧化石墨易于接枝改性，可與復合材料進行原位復合。全國新型石墨烯復合材料廠家報價

太陽能電池或光伏電池可以將太陽能直接轉化為電能。光伏裝置通常由陽極、陰極和之間的活性材料層組成，其中陰極是透明的，以便陽光能夠通過。目前，其商業應用的關鍵在于提高功率轉換效率(PCE)，同時通過開發高性能的活性層和電極材料來降低成本。石墨烯是碳原子以sp2雜化形成的獨特蜂窩巢狀的二維晶體，單層石墨烯的厚度只有0.334nm，其比表面積高達2600m2/g[92]，室溫下電子遷移率約為20000cm2·V·s-1[93]，力學強度高達1060GPa，單層吸光率只有2.3％[94]。石墨烯獨特的光電性質，使其及衍生材料被廣泛應用于透明電極[95]、對電極[96]、和電荷傳輸層[92]等結構。全國新型石墨烯復合材料廠家報價