石墨烯(Graphenes)：是一种二维纳米碳材料，是单层石墨烯、双层石墨烯和多层石墨烯的总称。石墨烯具有完美的二维晶体结构，它的晶格是由六个碳原子围成的六边形，厚度为一个原子层。碳原子之间由s键衔接，结合办法为sp2杂化，这些s键赋予了石墨烯极端优异的力学性质和结构刚性。 1、石墨烯的根本特性和制备办法 石墨烯(Graphenes)：是一种二维纳米碳材料，是单层石墨烯、双层石墨烯和多层石墨烯的总称。石墨烯具有完美的二维晶体结构，它的晶格是由六个碳原子围成的六边形，厚度为一个原子层。碳原子之间由s键衔接，结合办法为sp2杂化，这些s键赋予了石墨烯极端优异的力学性质和结构刚性。 石墨烯是已知的世上最薄、最坚固的纳米材料，它几乎是彻底通明的，只吸收2.3%的光;导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子搬迁率超越15000cm2/V·s，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约1Ω·m，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。因其电阻率极低，电子搬迁的速度极快，因而被等待可用来开展更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。因为石墨烯实质上是一种通明、杰出的导体，也合适用来制作通明触控屏幕、光板、乃至是太阳能电池。图1 石墨烯的结构示意图 石墨烯首要制备办法图2 石墨烯制备办法优缺点比较 制备石墨烯常见的办法为液相剥离法、氧化复原法、SiC外延生长法和化学气相堆积法(CVD)。液相剥离法是在溶液中首要依托机械力的作用，战胜石墨层间的范德华力，将体相石墨剥离成单层或少层石墨烯的办法。现在最常用的剥离设备是超声发生器，存在扩大难、功率低及石墨烯层数较厚等问题。 氧化复原法是经过将石墨氧化，增大石墨层之间的距离，再经过物理办法将其别离，最终经过化学法复原，得到石墨烯的办法。这种办法操作简略，产值高，可是产品质量稍差。一般运用的剥离设备是超声发生器，氧化复原设备是反应釜，导致扩大难及氧化复原功率低一级问题。 SiC外延法是经过在超高真空的高温环境下，使硅原子提高脱离材料，剩余的C原子经过自组方式重构，然后得到根据SiC衬底的石墨烯。这种办法能够获得高质量的石墨烯，可是这种办法对设备要求较高。 CVD法是现在最有或许完成工业化制备高质量、大面积石墨烯的办法。这种办法制备的石墨烯具有面积大和质量高的特色，但现阶段本钱较高，工艺条件还需进一步完善。这些办法中最有或许规模化的低本钱制备办法是液相剥离法和氧化复原法。 2、超重力氧化复原法制备石墨烯 2.1 超重力技能介绍： 超重力技能是使用旋转填充床(RPB)发生的比地球重力大得多的超重力环境，强化物质的传递、混合、传热及化学反应的技能。 自世纪面世以来，在国内外遭到广泛的注重，因为它的广泛适用性以及具有传统设备所不具有的体积小、重量轻、能耗低、易工作、易修理、安全、牢靠、灵敏以及更能适应环境等长处，使得超重力技能在化工、环保、材料等工业领域中较广泛应用。 超重力工程技能的特色：具有微观混合特性;具有极大的强化传质特性;能发生均匀而有梯度的剪切作用;扩大作用不明显等。图3 年产1万吨超重力法纳米碳酸钙出产线 2.2 超重力氧化复原法制备石墨烯：图4 超重力氧化复原法制备石墨烯研讨布景图5 超重力氧化复原法制备石墨烯根本工艺 2.3 超重力法氧化石墨剥离技能 (1)剥离时刻对氧化石墨烯功能影响：图6 不同剥离时刻制备的氧化石墨烯对MB染料吸附曲线图7 不同剥离时刻制备的氧化石墨烯TEM相片 (2)氧化石墨溶液浓度对氧化石墨烯功能的影响图8 不同氧化石墨溶液浓度制备的氧化石墨烯对MB染料吸附曲线图9 不同溶液不同氧化石墨溶液浓度制备的氧化石墨烯层数示意图 由图9标明：G峰的波数越高，层数越少，G’峰的波数越低，层数越少。D峰和G峰的强度比ID/IG数值越大，缺点程度越高 (3)旋转床办法和超声法制备氧化石墨烯功能比照图10石墨烯循环伏安曲线图(a)经旋转床剥离后制备石墨烯CV曲线;(b)经超声剥离后制备石墨烯CV曲线;(c)两种办法制备石墨烯在10mV/s下CV曲线 成果显现：旋转床办法制备的石墨烯比电容量为225F/g，而超声办法制备为175 F/g。图11 两种办法制备的石墨烯沟通阻抗值比较 旋转床制备的石墨烯沟通阻抗值约为7.5Ω，超声反应釜制备的石墨烯沟通阻抗值约为14Ω，阻抗值更小，导电率更大，选用四探针法测定的石墨烯均匀电导率，RPB剥离的为312.8S/m，超声反应釜的为278.1 S/m 。 2.4 超重力复原技能 (1)温度对超重力复原法制备石墨烯的影响图12 不同复原温度下制备石墨烯的CV曲线图13 不同复原温度下制备石墨烯的EIS曲线 (2)不同复原剂品种对制备石墨烯功能的影响不同复原剂制备石墨烯TEM相片不同复原剂制备石墨烯红外光谱相片 图14不同复原剂品种对制备石墨烯功能的影响 由图14能够看出，VC(抗坏血酸)和复原作用较好，复原程度较高，含氧基团特征峰强度低 。 (3)超重力法和惯例办法复原氧化石墨烯的作用比照图15 超重力法和惯例法制备石墨烯XPS成果比照 小结：3、超重力液相剥离法制备石墨烯图16 超重力液相剥离法制备石墨烯设备图17 超重力液相剥离法制备石墨成果 横向尺度150nm, 厚度3-9层，浓度：0.3mg/ml; 产率：3%; 溶剂为水 4、总结 (1)超重力氧化复原法制备石墨烯具有产品质量高，出产功率高，易产业化的特色。 (2)超重力直接剥离法具有本钱低，产品质量好，易产业化的特色。 (3)这种技能也有望用于其它层状材料,如：高岭土、蒙脱土、云母等的剥离及深加工，欢迎合作开发。

一、钛醇盐气相热解法     该工艺以钛醇盐为质料，将其加热气化，用氮气、氦气或氧气作载气，把钛醇盐蒸气预热分化炉，进行热分化反响。其反响式如下：                      nTi(OC4H9)4(g)===nTiO2(s)+2nH2O(g)+4nC4H8(g)      日本出光兴产株式会社使用钛醇盐气相热解法出产球形非晶型的TiO2，这种纳米TiO2能够用作吸附剂、光催化剂、催化剂载体和化状品等。据称，为进步分化反响速率，载气中最好含有水蒸气，分化温度以250~350℃为适宜，钛醇盐蒸气在热分化炉中的停留时间为0.1~10s，其流速为10~1000mm/s，体积分数为0.1%~10%；为进步所生成纳米TiO2的耐候性，可向热分化炉中一起导入易挥发的金属化合物(如铝、锆的醇盐)蒸气，使纳米TiO2粉体制备和无机表面处理一起进行，该工艺的最大缺陷是质料本钱较高，产品中残炭含量高，难以组成纯金红石型的纳米TiO2。    二、钛醇盐气相氧化法     将钛醇盐蒸气导入反响器与氧气反响，因为饱满蒸气压的原因，反响前体一般选用钛酸民丙醇酯(TTIP).     Arabi-Katbi等以TTIP为质料，研讨了火焰的方位和结构对组成纳米TiO2的影响。预混合反响器的方位首要影响停留时间，对晶型组成、颗粒尺度有必定影响，但对粒子的描摹影响不大。在层流分散焰反就器中组成纳米TiO2反响器的混合办法和火焰结构能够有用操控产品的均匀原始粒径(10~50mm)和晶型组成(金红石型的质量分数为6%~50%)。为增大粒径和进步产品的金红石型含量，能够经过添加气体的流量而进步反响温度来完结。     气相组成纳米TiO2的办法，除上述几种以外，还有低温等离子体化学法、激光化学反响法、金属有机化合物气相堆积法、强光离子束蒸法、乳液焚烧法等，尽管这些气相法制得的纳米TiO2粉体纯度高，粒径散布窄，分散性好，聚会少，表面活性大，反响速率快，能完结接连化出产。可是气相法反响在高温下瞬间完结，要求反响物在极短的时间内到达微观上的均匀混合，对反响器的型式、设备的原料、加热办法、进料办法均有很高的要求，加之出产本钱高。因而使用价值不大。在上述各种办法中，TiCl4气相氧化法因为经济、环保和出产工艺的柔性而最具竞争力。

科技名词定义 中文名称： 物理气相沉积 英文名称： physical vapor deposition 其他名称： PVD法(PVD) 定义： 用物理方法(如蒸发、溅射等)，使镀膜材料汽化在基体表面，沉积成覆盖层的方法。 所属学科： 机械工程(一级学科) ；表面工程(二级学科) ；气相沉积(三级学科)本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布　　英文指"phisical vapor deposition" 简称PVD.是镀膜行业常用的术语. 　　PVD(物理气相沉积)镀膜技术主要分为三类，真空蒸发镀膜、真空溅射镀和真空离子镀膜。对应于PVD技术的三个分类，相应的真空镀膜设备也就有真空蒸发镀膜机、真空溅射镀膜机和真空离子镀膜机这三种。 　　近十多年来，真空离子镀膜技术的发展是较快的，它已经成为当今较先进的表面处理方式之一。我们通常所说的PVD镀膜 ，指的就是真空离子镀膜；通常所说的PVD镀膜机，指的也就是真空离子镀膜机。 　　物理气相沉积（PVD） 　　物理气相沉积是通过蒸发，电离或溅射等过程，产生金属粒子并与反应气体反应形成化合物沉积在工件表面。物理气象沉积方法有真空镀，真空溅射和离子镀三种，目前应用较广的是离子镀。 　　离子镀是借助于惰性气体辉光放电，使镀料（如金属钛）气化蒸发离子化，离子经电场加速，以较高能量轰击工件表面，此时如通入CO2，N2等反应气体，便可在工件表面获得TiC,TiN覆盖层，硬度高达2000HV。离子镀的重要特点是沉积温度只有500℃左右，且覆盖层附着力强，适用于高速钢工具，热锻模等。

导读 为什么石墨那么软，而石墨烯又表现得那么“硬”呢?浙江大学信息电子工程学院副教授林时胜介绍说，其实这里涉及两个不同的概念，一个是强度，这是力学概念，一个是硬度，属于物理概念。 石墨烯的“硬”，是指强度高，衡量强度的指标是杨氏模量，根据杨氏模量的高低可以把物质分为硬物质和软物质。石墨烯的模量非常高，可达1T帕(压强单位)，是材料里最高的，所以石墨烯是硬物质，可以说是很硬。相应的像橡胶这些，模量只有几千帕，就是软物质，很软。材料力学上有刚度、强度、韧度、硬度等不同物理概念，这与我们通常讲的硬与软有区别。从通俗意义上说，石墨烯的“硬”指的是石墨烯的强度很好，就是它抗断裂的能力很强，这也和它的韧性很好有关系，因为容易延展而不断裂。模量就是代表了材料能被拉伸的容易程度。  再说石墨的软，这是物理概念，指的是硬度。硬度的衡量，是用一种材料去破坏另一种材料，被破坏的硬度就小。石墨的片层之间是范德华力，非常弱，只要用固体去划它，都能把它的片层错开，所以石墨很容易被破坏，就是说石墨很软。

为什么石墨那么软，而石墨烯又表现得那么“硬”呢?浙江大学信息电子工程学院副教授林时胜介绍说，其实这里涉及两个不同的概念，一个是强度，这是力学概念，一个是硬度，属于物理概念。 石墨烯的“硬”，是指强度高，衡量强度的指标是杨氏模量，根据杨氏模量的高低可以把物质分为硬物质和软物质。石墨烯的模量非常高，可达1T帕(压强单位)，是材料里最高的，所以石墨烯是硬物质，可以说是很硬。相应的像橡胶这些，模量只有几千帕，就是软物质，很软。 材料力学上有刚度、强度、韧度、硬度等不同物理概念，这与我们通常讲的硬与软有区别。从通俗意义上说，石墨烯的“硬”指的是石墨烯的强度很好，就是它抗断裂的能力很强，这也和它的韧性很好有关系，因为容易延展而不断裂。模量就是代表了材料能被拉伸的容易程度。 再说石墨的软，这是物理概念，指的是硬度。硬度的衡量，是用一种材料去破坏另一种材料，被破坏的硬度就小。石墨的片层之间是范德华力，非常弱，只要用固体去划它，都能把它的片层错开，所以石墨很容易被破坏，就是说石墨很软。

石墨烯被称为“黑金”，又被称为“新材料之王”，是现在发现的最薄、强度最大、导电导热功能最强的一种新式纳米材料，极有或许掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革新。 石墨烯的制备上，多晶薄膜有望未来1-2年内完成产业化使用，单晶石墨烯工业组成办法仍未找到，因而间隔产业化还很悠远。低成本的使用氧化还原法出产石墨烯粉体，一起可以使用CVD法出产出层数可控、大面积的石墨烯薄膜是未来研究要点，也是推进职业开展的要害点。而在使用层面，未来被看好的范畴是锂离子电池、柔性显现、太阳能电池和超级电容器。

磷是地球上含量最丰厚的元素之一，约占地壳中所有元素质量的0.1%。磷元素的同素异形体有、、紫磷和黑磷，其间黑磷的性质最为安稳，反响活性最弱，它在空气中不会焚烧。黑磷是用在很高压强和较高温度下转化而构成的。图1：黑磷晶体及其晶胞结构示意图 黑磷的物理性质黑磷的制备办法 高压法 高压法是最早用于黑磷制备的办法，1914年Bridgman开发出来的。试验过程：首要将放入长约15cm、内径1.5cm的圆柱型钢制容器，然后将装有的容器放入装有火油的高压设备，并在室温条件下加压至0.6×109Pa，随后，将设备加热到200℃，压力提升到1.2×109Pa，可得到黑磷。高压法制备黑磷重复性较好，并且很短时刻内就能完成到黑磷的转化。可是其制备办法需求用到超高压设备，必定程度上导致黑磷出产本钱较高，不利于大规模商业化出产 铋熔化法 首要，在氩气气氛下将和铋颗粒别离放在设备左右两头，并进行抽真空密封处理(如图2a.所示);然后，对和铋粉加热处理，右端底部会构成铋块，上面则生成，此刻把设备右端取下(如图2b.所示);终究，在300℃下加热铋，并将液铋浇注到固体上，把设备放400℃环境下保温48h，随后降至室温，用硝酸除掉铋，即可得到黑磷。图2：铋熔化法制备黑磷设备示意图 矿化法 矿化法是近几年开发的一种制备黑磷的办法。将Au、Sn、SnI4与按必定质量的份额混合，真空封装在石英管中，加热至必定的温度并保温必定的时刻，即可得到黑磷，但终究产品中存在少数未转化的及反响生成的金属磷化物等杂质。但Au报价贵重，SnI4有毒。后来研讨者们发现直接以I、Sn、为质料在常压下也能制备出黑磷，其具体过程：将Sn、I和在氩气气氛下密封，通过程序升降温处理，相同制备出了黑磷。该制备办法不光不再运用贵重且有毒的SnI4作为矿化剂，并且不再需求真空处理，因此简化了制备工艺流程，本钱大大下降，具有很好的工业化使用远景。 制备办法比较   黑磷未来发展远景 用相似制备石墨烯的办法，黑磷也能够得到黑磷烯。与黑磷比较，黑磷烯具有较高的比表面积、较好的机械功能及电学功能，黑磷和黑磷烯在锂离子电池、钠离子电池和超级电容范畴都具有较好的使用远景。可是黑磷的丧命缺点是缺少安稳性。当触摸水和氧气时，黑磷片层会在极短时刻内氧化进而降解。这一缺点极大地约束了黑磷的研讨和工业使用。高安稳性黑磷的成功制备，无疑可有用推进黑磷在光电器材等范畴的工业使用，还将极大促进其在动力、催化、生物医学等范畴的深入研讨。

近两年石墨烯的可控低成本制备技能已获得了打破性开展，有望在不久的将来构成石墨烯工业。 日前，在深圳举行的第十九届我国世界高新技能效果交易会上，石墨烯作为独具特色的新材料再次引起人们的重视，成为这个国内最大规划、最具影响力的科技展会上一个耀眼的“明星”。石墨烯到底有哪些奇特之处，能为人们带来什么惊喜?记者采访了相关专家。 人类正行进在以硅为首要物质载体的信息年代，下一个量子年代，石墨烯很或许锋芒毕露 和金刚石相同，石墨是碳元素的一种存在方式。风趣的是，因为原子结构不同，金刚石是地球上自然界最坚固的东西，石墨则成了最软的矿藏之一，常做成石墨棒和铅笔芯。 科学家介绍说，石墨烯是从石墨材料中剥离出来，只由一层碳原子构成、按蜂窝状六边形摆放的平面晶体。浅显地讲，石墨烯就是单层石墨。一块厚1毫米的石墨大约包括300万层石墨烯;铅笔在纸上悄悄划过，留下的痕迹就或许是好多层石墨烯。 这种只要一个原子厚度的二维材料，一向被以为是假定性的结构，无法独自安稳存在。直至2004年，两位英国科学家成功地从石墨中别离出石墨烯，证明了其可以独自存在，并因而一起获得2010年诺贝尔物理学奖。 据我国电科55所所长、微波毫米波单片集成和模块电路要点试验室主任高涛博士介绍，石墨烯共同的结构让它具有更导电、更传热、更坚固、更透光等优异的电学、热学、力学、光学等方面的功能。轻浮、强韧、导电、导热……石墨烯这些特性赋予人们许多幻想空间。 石墨烯的特色首先是薄，可谓现在世界上最薄的材料，只要一个原子那么厚，约0.3纳米，是一张A4纸厚度的十万分之一、一根头发丝的五十万分之一。与此一起，石墨烯比金刚石更硬，透光率高达97.7%，是世界上最坚固又最薄的纳米材料。 一起，它又能导电。石墨烯的电子运转速度达1000千米/秒，是光速的1/300，十分合适制造下一代超高频电子器材。石墨烯仍是传导热量的高手，比最能导热的银还要强10倍。 石墨烯的特性，也体现得很“好玩”。比方当一滴水在石墨烯表面翻滚时，石墨烯能敏锐地“察觉”到纤细的运动，并发生继续的电流。这种特性给科学家供给了一种新思路——从水的活动中获取电能。比方，在雨天可以用涂有石墨烯的雨伞进行发电，或许可以做成活络的传感器材等。 “人类阅历了石器、陶器、铜器、铁器年代，正行进在以硅为首要物质载体的信息年代;而下一个量子年代哪种材料将锋芒毕露呢?很或许是石墨烯。”浙江大学高分子科学与工程学系教授高明说。 未来电动轿车运用石墨烯电池，花两三分钟就或许把电充溢 因为石墨烯的奇特功能，加上制备简洁、研讨视角多维，其运用潜力巨大、适用职业广大，成为抢眼的材料“新星”一点不古怪。石墨烯从发现到现在仅10余年的时刻，已获得了许多令人震慑的研讨效果，称得上是人类历史上从发现到运用最快的材料。 高明说，从材料化学视点看，石墨烯会带来资源、环境、化工、材料、动力、传感、交通机械、光电信息、健康智能、航空航天等范畴的改动或革新。我国石墨矿储量丰厚，约占全世界的75%，其高效开发将引起碳资源及我国大资源战略的新定位、新考虑、新规划。 石墨烯的工业化出产则将促进化工、机械、智造、自控等职业的技能前进。石墨烯的增加可以发生多功能复合材料，用来制造高功能电池、电容器。石墨烯传感器可以在生物检测、光电勘探方面大显神通，石墨烯及其它二维材料的异质叠合材料可制造高功能晶体管。 可以说，石墨烯技能将对咱们的吃、穿、住、行、用、玩都发生影响。石墨烯复合膜阻氧阻水功能好，可前进食物保质期;石墨烯纤维可制成发热服饰和医疗保健用品;石墨烯电热膜电热转化效率高，可逐渐替代暖气供热;石墨烯系列材料可用于轿车、火车等交通工具，石墨烯导热膜可用于手机高效散热…… 石墨烯另一个被寄予厚望的运用范畴是电能贮存。它的优势在于充电速度快，并且可以重复运用几万次。但现在石墨烯存储的电量不如电池多，还无法存储足够多的电能。未来，跟着充电设备的日益完善和相关技能的前进，电动轿车运用石墨烯电池，花两三分钟就或许把电充溢。 我国电科55所微波毫米波单片集成和模块电路要点试验室副主任孔月婵博士介绍说，石墨烯的电子运转速度是硅的十倍，由石墨烯制造的高频器材理论上作业频率可以到达硅的十倍乃至上百倍。石墨烯引发的技能很或许从人们常见的小小芯片开端。 此外，科研人员已完结柔性衬底晶体管的研发，正在测验柔性通讯电路的研发。未来不管是可以折叠的显现屏幕，仍是可以植入人体的可穿戴设备，都或许靠这样的石墨烯器材来完成。 高涛以为，即便在试验室条件下，石墨烯的奇特功能仍然没有彻底释放出来。因为技能层面还存在着不少应战，真实大面积运用还有很长的路要走。但经过加强需求和研讨的结合，不断在石墨烯材料的制备和器材研发方面获得重要打破，发明更多更新更具颠覆性的运用，石墨烯这种新一代战略性新式材料将会极大改动人们的生发日子。 国内石墨烯研讨与国外底子同步，有望在不久的将来构成石墨烯工业 石墨烯一向是世界上的研讨热门，并在不断升温。近几年来，全球石墨烯相关的论文和发明专利简直呈指数式增加，不只各类优异的物理化学功能被猜测、证明，并且由此生宣布许多详细的研讨方向。 据了解，许多国家正在抢夺石墨烯技能的制高点。欧盟石墨烯旗舰方案以石墨烯传感为首要研讨方向，美国正在测验使用石墨烯完成通讯的柔性化并获得了明显的效果，韩国继续支撑石墨烯柔性显现的研讨并制备出了演示产品。 高涛说，整体来讲，世界上石墨烯各项优异功能正逐渐从试验室研讨向产品运用过渡，一起一些潜在的功能或运用还在不断被开掘。但这个工程化是一个长时间而困难的进程，给我国完成赶超世界水平、占据技能制高点带来了绝好的机会。 高明以为，现在国内石墨烯研讨与国外底子同步，一些方面有原创和引领性效果。国内研讨侧重化学和材料，国外更偏机理和器材。国内石墨烯的研讨在理论研讨方面可说是已完成与世界先进水平“并跑”，论文、专利不管数量仍是质量都具有很强的世界竞争力。到2016年3月，我国石墨烯的专利总数占全世界的56%。与此一起，国家赞助了很多有关石墨烯的基础研讨项目，开始构成了政府、科研机构和厂商协同立异的产学研协作对接机制。 例如，清华大学开宣布米级石墨烯单晶薄膜的快速制备技能;我国电科55所研宣布了世界上最快的柔性石墨烯晶体管;浙江大学纳米高分子团队则经过近十年研讨，开宣布了石墨烯纤维、石墨烯接连拼装膜、石墨烯超轻气凝胶及石墨烯无纺布等。 受访专家指出，各个方向不断呈现令人惊喜的研讨效果，让人们对石墨烯的未来充溢等待。但整体来讲，石墨烯技能成熟度还比较低。关于石墨烯的开展，其限制要素或许说难点，首要在材料制备技能、全新规划理念和二维控制技能等方面。其间，高品质、大批量的石墨烯质料问题暂时没有底子处理，还需要进行很多技能攻关。有些技能如单层氧化石墨烯、石墨烯单晶等在试验室制备成功了，但完成工程化、接连性、低成本、高效安稳制备还有较长的路要走。只要真实高品质的石墨烯量产了，颠覆性运用才会呈现。 不过科学家们也比较达观，近两年石墨烯的可控低成本制备技能已获得了打破性开展，有望在不久的将来构成石墨烯工业。

石墨烯具有极高的力学性质和导电/导热性质，在橡胶复合材料中具有广阔的应用前景，石墨烯不仅能明显提高复合材料的物理机械性能，同时赋予其功能性。本文将综述石墨烯/橡胶复合材料的制备及其性能的研究进展。 橡胶/石墨烯复合材料制备方法 由于石墨烯优异的性质以及低的成本，石墨烯作为橡胶纳米填料被广泛报道。为了获得优异性能的石墨烯/橡胶复合材料，首先要保证石墨烯在橡胶基体中均匀分散。石墨烯的分散与复合材料的制备方法、石墨烯表面化学、橡胶种类以及石墨烯例象胶界面关系有着密切关系。石墨烯/橡胶复合材料的制备方法主要有溶液共混、直接加工和胶乳共混3种方法。 溶液共混法 溶液共混法是指将石墨烯和橡胶分散在溶剂中，在搅拌或超声作用下进行共混，然后挥发溶剂或加入非溶剂进行共沉淀，再硫化制备复合材料的方法。通过溶液共混制备复合材料的关键是将石墨烯及其衍生物均匀分散在能溶解橡胶的溶剂中。 由于GO表面含有很多含氧官能团，在超声作用下，GO能够稳定分散在一些极性有机溶剂如DMF和THF中，这为制备GO复合材料提供了重要前提。对于化学还原或热还原的石墨烯而言，很难将其直接分散在溶剂中，因此需要进行改性处理。直接共混法 直接共混法也称为机械混合法，是指将石墨烯、橡胶配合剂在开炼机或密炼机中与橡胶进行机械混炼，然后硫化制备石墨烯/橡胶复合材料的方法。该方法在机械剪切力作用下分散填料，工艺流程简单，成本低，是目前工业生产橡胶复合材料的主要方法。 虽然直接共混法方便，但在混炼过程时，由于橡胶豁度大，加工困难，且石墨烯片层间范德华力强，橡胶和石墨烯的极性相差大，所以石墨烯很难剥离并均匀分散在橡胶中，另外石墨烯表观密度低导致加料困难。 胶乳共混法 胶乳共混法通常是先将石墨烯及其衍生物分散在水相中，再与橡胶胶乳混合，经过絮凝、烘干、混炼配合制备复合材料。由于绝大多数橡胶都存在胶乳，而且GO和改性石墨烯能稳定分散在水中，因此胶乳共混法为制备石墨烯/橡胶复合材料的制备提供了一种有效和简单的途径。另外，胶乳共混法有利于石墨烯在橡胶中均匀分散，并避免有毒溶剂的使用。 石墨烯/橡胶复合材料性能 机械性能 石墨烯被认为是目前最硬、强度最高的材料，拥有超高的比表面积，加入非常少量石墨烯就能明显提橡胶复合材料性能，下图对比了几种纳米填料对橡胶增强效率，可以看到石墨烯具有更显著的增强效果。虽然纳米填料对聚合物有着非常高的增强效率(加入少量份数即带来强度、模量等大幅度提升)，但当加入较多份数时(如大于10 wt%)，纳米填料容易发生严重聚集，反而导致复合材料性能下降。为了充分发挥不同形状、形态和性质的纳米填料的各自优势，将两种不同维度的纳米填料进行杂化(杂化填料)并加入到聚合物中，对提高聚合物复合材料的机械性能和导电(热)性表现出显著的协同效应。　　接枝反应示意图 导电性 石墨烯具有高的比表面积和电导率，研究报道，石墨烯填充的聚合物复合材料拥有高的电导率和更低的导电值，这为制备轻质量、高导电性的橡胶复合材料提供了机遇。石墨烯/橡胶复合材料的电导率主要依赖于石墨烯比表面积、石墨烯含量、石墨烯分散和分布以及石墨烯例象胶界面结合。TEG比表面积对SR导电性影响石墨烯片层间相互搭接形成3D互连网络结构 通过控制石墨烯在复合材料中的分布，能有效降低复合材料的导电值并提高其导电率。 导热性 导热橡胶在电力电子、热管理材料等领域具有广泛应用。石墨烯具有超高的热导率(5000 W /(mk))，明显高于碳纳米管(3000 W/(mk))因此石墨烯在制备导热橡胶复合材料中也有巨大的应用前景。在橡胶复合材料中，热能主要通过声子进行传递，强的填料镇料、填料沛象胶祸合有利于热能的传导。因此为了获得具有高热导率的石墨烯/橡胶复合材料，需要降低界面声子损耗，增强石墨烯锻胶界面作用。 气体阻隔性 橡胶作为一种重要的密封材料，在工程技术领域有着广泛应用。石墨烯为二维片层材料，具有很大的比表面积，且对气体分子具有优异的阻隔性，因此石墨烯在提高橡胶复合材料气体阻隔方面也具有潜在的应用。 其他性能 石墨烯除了能有效提高橡胶复合材料强度电导率和热导率外如改善其动态使用还能改善复合材料其他性能、增加其耐磨性。 总结与展望 石墨烯具有优异的物理和电子特性，如超高的强度、超高的导电率和导热率、大的比表面积。作为橡胶纳米填料，石墨烯具有非常高的增强效率和效果，同时还可以赋予橡胶材料其他特性如导电性、导热性，改善其动态性能和气体阻隔性等，对橡胶制品的高性能化和功能化具有特别的意义。 石墨烯/橡胶复合材料研究存在的挑战和机遇： (1)需要明确石墨烯的结构特性，确定结构对性质的影响，为石墨烯的改性和其复合材料制备提供理论基础; (2)虽然石墨烯价格比碳纳米管低，但是仍然缺少简单有效的方法宏量生产石墨烯。这是制备石墨烯/橡胶复合材料的重要前提; (3)由于分散和界面对橡胶复合材料性能的决定性影响，目前石墨烯/橡胶复合材料的基础研究关键在于复合材料结构设计的方法学、形态结构的细致和定量化表征(例如3DTEM的应用)以及结构性能关系的确立等几个重要方面; (4)虽然石墨烯在橡胶材料中具有巨大的潜在应用优势，但目前缺乏石墨烯/橡胶应用性研究，尤其是有关石墨烯在高性能轮胎工业的应用。

此法与氯化法制作普通金红石型钛的原理相相似，仅仅工艺操控条件愈加杂乱和准确。在反响初期，TiCl4和氧气发作均相化学反响，生成TiO2时前体分子，通过成核构成TiO2的分子簇或粒子。因为非均相成核比均相成在热力学上更简略，跟着反响的进行，TiCl4在TiO2粒子表面吸附并进行在非均相反响，使粒子变大，其反响式如下                         TiCl4 (g)+O2(g)===TiO2(s)+2Cl2(g)     施利毅等使用N2带着TiCl4气体，经预热到435℃后，经套管喷嘴的内管进入高温管式反响器，氧气经预热到870℃后，经套管喷嘴外管而也进入反响器，TiCl4和O2在900~1400℃下反响，反响生成的纳米钛微粒经粒子捕集体系完成气固别离。他们研讨了氧气预热温度、反响器尾部氮气流量、反响温度、停留时刻和掺铝量对TiO2颗粒巨细、描摹和晶型的影响。结果表明，进步氧气预热温度和加大反响器尾部氮气流量对操控产品粒径有利，纳米TiO2颗粒的粒径随反响温度升高和停留时刻延伸而增大，当反响温度为1373K，AlCl3与TiCl4的摩尔比为0.25:1、停留时刻为1.73s时，纯金红石型纳米TiO2颗粒的粒径散布为30~50mm。     华东理工大学首要将可燃气体与过量氧气混合焚烧，生成高温含氧气流，然后再与通过预热的气态TiCl4 (含微量晶型 转化促进剂)呈必定视点穿插混合，使反响在高速下进行。一起选用外部急冷的办法，使反响物敏捷冷却，然后取得高金红石型含量的纳米钛。     TiCl4气体氧化法 ，因为能够循环使用，具有节能、环保、成本低和自动化程度高的长处，能够别离制备出锐钛型、混晶型 和金红石型纳米钛。可是因为这种工艺进程的杂乱性，一方面是在发作化学反响和成核、成长的一起，TiO2分子、分子簇和粒子之间会发作磕碰、凝集并构成聚会体，在高温下还会发作烧结和晶型转化等固相反响，并且各进程并非是简略的并联和串联进程；另一方面因为反响器触及杂乱的活动、传递、混合等工程问题，这些问题也会影响纳米钛的结构和功能。为了完成对纳米钛粒子状况、粒径散布、比表面积和晶型的有用操控，有必要对进程的特色、动力学规则和影响要素进行进一步研讨。     现在，完成TiCl4气相氧化法的规模化出产的关键是要处理氧化反响器的结构设计，反响器有必要到达以下两个意图：①使反响物在极短的时刻到达高度的湍动和剧烈的动量交流，使反响物到达预订的温度和人子水平的混合均匀，一起防止任何宏的逆向活动，以保证均一的反响条件；②反响器内有较大的温度梯度，使粒子的成核与成长尽可能分隔进行。反响进程既要在较高的温度下进行，使反响速率增大，然后添加产品的过饱和度，有利于构成纳米钛，促进锐钛型向金红石改变，反响完毕后，又有必要使产品敏捷冷却，防止纳米粒子的凝集和烧结，使粒子变大。 该法副产品的腐蚀性强，出资大，设备结构杂乱，对材料要求高，需求耐高温、耐腐蚀，设备难以修理，研讨开发难度大。

该工艺是将钛醇盐气化成蒸气或经喷嘴雾化成微小的液滴，然后与水蒸气反应，可以用来合成单分散的球形纳米TiO2。由于反应温度不高，所制备的纳米TiO2通常为非晶型或锐钛型，如要得到金红石型纳米TiO2，还需要经过高温煅烧。其反应式如下：                   nTi(OR)4(g)+4nH2O(g)===nTi(OH)4(s)+4nROH(g)                      nTi(OH)4(s)===nTiO2·H2O(s)+nH2O(g)                      nTiO2·H2O(s)===nTiO2(s)+nH2O(g)     胡黎明等用低温氮气冷激高温氮气携带的Ti(OC4H9)4蒸气，形成亚微米级的液滴，再与水蒸气反应，在较低温度下合成了纯度高且单分散性好的纳米TiO2粒子，将上述过程分解为混合段和反应段，导出表征颗粒成核与生长的全混反应器串级模型。该模型较好地解释了实验现象和结果，理论预测和实验研究表明，产物颗粒的粒径与反应器中流动、混合状况及反应体系的热力学性质有关。     日本曹达株式会社和出光兴产株式会社利用氮气、氦气和空气除为载气，把钛醇盐蒸气分别导入反应器的反应区，进行瞬间混合和快速水解反应。通过改变反应区中各种蒸气的停留时间、摩尔比、流速、浓度以及反应温度来调节纳米TiO2的粒径和粒子形状。这种制备工艺可以获得平均原始粒径为10~150mm，比表面积为50~300m2/g的非晶型纳米TiO2。如果将钛醇盐蒸气、水蒸气和有机表面处理剂一起导入反应器，在钛醇盐蒸气气相水解、形成纳米TiO2以后，可以对TiO2粒子再进行有机表面处理，制备的纳米TiO2可用于油漆、高分子材料催化剂等领域。这种工艺的特点是操作温度低，能耗小，对材质要求不是很高，并且可以连续化生产。缺点是原料成本高，不能直接合成金红石型纳米TiO2。

石墨烯从其诞生至今不过10年光景。2004年为石墨烯科学研究的萌芽阶段，随后即进入快速成长阶段;从2008年开始，尤其是在2010年石墨烯发明者获得了诺贝尔奖之后，关于石墨烯的基础科研工作开展得如火如荼。 下文从专利分布、研究机构分布、研究领域分布和主要研究成果等方面梳理目前石墨烯的基础科研动向。 一、专利分布 目前全球共有超过200个机构和1000多名研究人员从事石墨烯技术的开发和研究，其中包括三星、IBM等科技巨头。我们通过最近几年的专利申请情况对目前石墨烯的研究进展进行概览。从专利申请总量来看，2010年以来全球石墨烯专利申请总量呈爆发式增长;2012年全球石墨烯专利申请量已经达到3500个，可见目前全球范围内正在掀起石墨烯研究与开发的高潮。 从石墨烯专利申请国别分布来看，2013年全球石墨烯专利申请量最大的是中国，其次为美国、韩国和日本。在石墨烯相关论文方面，欧盟排名第一，2013年共发表了7800篇论文;就国别而论，依然是中国排名第一，共发表了6649篇论文。 总体而言，目前中国已经处在石墨烯研究的前沿阵地;但是，从研究深度和创新性而言，非常核心的技术和创新性技术中国仍未掌握。二、研究机构分布 从事石墨烯研究的机构比较广泛，包括学术研究机构、企业、个人和政府层面。比较普遍的研究模式是学术研究机构与企业的合作，例如韩国三星与韩国成均馆大学合作对石墨烯的制备基础方法和应用开展研究。 从研究机构专利数量口径看，在前十名中，有4家机构来自韩国，4家来自中国，2家来自美国。并且，6家机构都是科研院所或独立科研机构，4家为企业。其中，专利数量最多的是韩国三星电子，其专利申请数量为210个，占全球总量的7.3%，其研究范围涵盖了石墨烯制备方法和在显示屏、锂电池领域的应用;其次为韩国成均馆大学、浙江大学、IBM、清华大学等。三、研究领域分布 从石墨烯研究领域分布看，全球研究热点主要在材料的导电性、导热性、石墨烯的制备研究、纳米材料研究等。 中国石墨烯研究热点主要分布石墨烯纳米复合材料、石墨烯制备、石墨烯电极等方向。我们统计了前20位主要研究机构的重点研究领域，发现研究热点分布于：(1)复合材料;(2)碳纳米管;(3)电容器;(4)传感器;(5)晶体管;(6)透明电极;(7)锂电池;(8)燃料电池。上述研究大多属于石墨烯应用，而关于石墨烯的制备改进工艺或者大规模量产石墨烯的基础研究非常少。 四、最新研究成果 在石墨烯制备方面，最新的研究成果是在生成单晶石墨烯的方法上，目前有两种方法已经能获得直径约为1mm的单晶石墨烯和直径为25px的单晶石墨烯，但是这两种方法各有优劣。 在石墨烯应用方面，最新的研究成果包括把作为光敏元件(PD)的光增益提高到了原来的约1000倍、提高柔性湿度传感器的响应时间等。在锂电池、半导体、传感器、无线通讯、电容器、电子元件、海水淡化等多个领域都有重大突破。 在众多最新研究成果中，属于中国研究机构的成果依然稀少，印证了前文中我们提到的，虽然中国在专利申请和论文发表方面在国际领先，但是在真正的研究前沿方面距离美国、日本和韩国等国家仍有一定差距。

高质量薄层石墨烯具有接近石墨烯的本征导电、导热等优异性能，其规模化制备一直是石墨烯行业的巨大挑战。中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所此前获得了高质量石墨烯的层间催化解离制备、电化学插层解离制备、高密度三维石墨烯及层数可控石墨烯制备等技术突破，该所将这一技术成果转移给苏州格瑞丰纳米科技有限公司。 在2018年4月24-25日苏州“2018低维碳纳米材料制备及应用技术交流会”上，苏州格瑞丰纳米科技有限公司董事长刘立伟将会为您详细讲解《高质量薄层石墨烯规模制备及应用》。 关于格瑞丰高质量薄层石墨烯： 格瑞丰以中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所高质量薄层石墨烯制备技术成果为基础，经过潜心技术攻关，推出了典型厚度为 1 nm ，产品具有 2~3个原子层的超薄厚度、近乎完美的晶化质量，几乎不含任何官能基团、拓扑缺陷和金属离子杂质。产品纯度、层厚、尺寸、电导率、热导率等综合性能指标均达到国际同期产品领先水平高质量薄层石墨烯粉体产品。 目前传统的氧化还原制备工艺，已经能够实现量产薄层甚至单原子层的还原氧化石墨烯(rGO)，但无法实现对石墨烯本征特征的无损制备，从而最大限度保留石墨烯最理想的导电导热性能。 格瑞丰生产的高质量薄层石墨烯粉体则是利用插层解离方法，该法不同于传统的氧化工艺，其插层和解理过程不破坏石墨层原始的sp2晶体结构，保留石墨片层优异的导电、导热性能。高质量石墨烯 Raman 谱图给出反应无序结构的 D峰，其微弱程度与原料可相媲美。由高质量薄层石墨烯粉体压制而成的薄膜，其电导率高达 105 S/m，说明其单层的层内电导率远高于此，为目前国际最理想水平。 目前，高质量薄层石墨烯其应用涵盖导电、抗静电、导热、电热、散热、功能浆料、复合体系和油墨等领域，产品规模初步放大，已经能满足科技研发和工业应用的需求;同时，工业级高质量薄层石墨烯(典型厚度大约3~5 nm)粉体制备的高导电、高导热浆料产品可在工业界大规模应用。

近日，中国科学院马衍伟团队开发出一种具有多级次微观结构的新型石墨烯-多孔碳球复合纳米材料。该碳复合材料兼具石墨烯纳米片和多孔碳纳米球的优点，具有3182m2/g的超高比表面积和1.93 cm3/g的大孔隙率。采用该碳纳米材料，制备出了高性能锂硫电池正极。 从微观结构来看，这种碳复合材料以石墨烯纳米片作为骨架，表面分散附着直径约为200nm的碳球，其内部含有主要为1-3nm的多级次介微纳米多孔结构，共同构成多级次的碳-碳复合纳米结构(如下图1所示)。 图1 基于石墨烯多级次复合材料的碳硫正极结构示意图以及电化学性能  由于超高的比表面积和孔隙率，制备的碳硫复合正极即使在大的硫负载率(74.5%)下，仍可发挥1250mAh/g的比容量(0.2C)。循环充放电100次后，仍可保持916mAh/g的比容量。在2C电流下循环充放电450次，容量保持率约为98%。这表明该研究提出的零维&二维多级次复合纳米结构设计，发挥了石墨烯和多孔碳球的协同效应，有效地分散、限域硫正极，提高了电化学活性、避免了硫的穿梭效应，为开发高容量、长循环性能锂硫电池以及其它储能器件提供了新的思路。

水性涂料是国家发起开展的环境友好型涂料，但某些功用尚不及相应的溶剂型涂料，影响其开展。石墨烯具有共同功用，可改善水性涂料功用，促进其开展，给涂料作业者带来新的等待。石墨烯在涂猜中运用首先是改性溶剂型涂料，但用于改性水性涂料也有显着开展。改性办法可用共混法复合改性，也可用原位聚合和溶胶-凝胶技能复合法改性，还可用偶联剂润饰，一同实施不同的功用改性。 1 用钛酸酯偶联剂润饰水涣散改性石墨烯 按通用办法将石墨制成氧化石墨烯，向氧化石墨烯涣散液内分别参加钛酸酯和，在水浴加热法下发作反响，使氧化石墨烯复原并一同嫁接上钛酸酯偶联剂分子。将取得的混合液进行后处理和真空枯燥，得到粉末状改性石墨烯。 因为钛酸酯偶联剂对氧化石墨烯进行了表面润饰，不再发生聚会，故石墨烯水涣散体稳定性高，可长期储存，合适用于复合材料及涂层材料的制备。制备工艺简洁，出产效率高，出产进程和产品均能契合环保要求。 2 石墨烯与基体树脂共混复合水性涂料 2.1 水性导电涂料 石墨烯/聚酯树脂复合水性导电涂料。用Hummers法制备氧化石墨烯，经两步化学复原法得到有机分子润饰的石墨烯水溶液，参加聚酯、助剂和交联剂、催化剂，经液态共混，制备得到水性导墨烯涂料。该涂料具有高导电功用和力学功用，可运用于电磁屏蔽、抗静电、防腐、散热、耐磨及电子线路等范畴，具有广泛的运用价值。 2.2 石墨烯改性水性环氧树脂耐磨玻璃涂料 石墨烯改性的耐磨水性玻璃涂料由两组分组成，榜首组分为基体成膜物，第二组分为固化剂。其间榜首组分包含改性环氧树脂20%～40%、助剂0.5%～7%、氧化石墨烯0.1%～5%、偶联剂1%～2%，其他为水(均为质量分数);第二组分是胺类固化剂。在运用前将两组分混合，其间第二组分占混合物质量分数的3%～30%。该涂料具有硬度高、耐磨性好、与玻璃基底亲和力与附着力强、耐水、耐乙醇性好，且契合环保要求。别的制备办法简洁，具有重要的商业化运用价值。 2.3 石墨烯改性酸酯聚合物水泥防水涂料 用Hummers法制备的氧化石墨烯参加酸酯类聚合物乳液中，参加选用的助剂，按份额参加水泥，拌和涣散，制成氧化石墨烯改性的聚合物水泥防水涂料。该涂料显着增加了酸酯类聚合物乳液成膜的抗拉强度;进步了耐水性;此外，氧化石墨烯丰厚的含氧官能团能够调理水泥水化产品晶体的成长，进步其抗拉强度和耐性。故氧化石墨烯改性的聚合物水泥防水涂料具有杰出的耐久性、抗渗性以及物理力学功用，运用远景宽广。 2.4 石墨烯改性聚酯树脂复合水性涂料 2.4.1 石墨烯/水性聚酯纳米复合乳液 将真空脱水的聚醚多元醇(N210)和TDI反响制得聚酯预聚体，参加二羟甲基引进亲水羧基，加中和盐基化，参加氧化石墨烯水溶液、去离子水和乙二胺进行乳化反响，减压蒸馏出后，滴加维生素C溶液进行原位复原反响，得到石墨烯/水性聚酯纳米复合乳胶树脂。该乳胶树脂可运用于静电防护、防腐涂层、建筑涂料等范畴，本发明工艺简洁、环保、合适大规模出产。 2.4.2 石墨烯/TiO2复合材料改性水性聚酯抗菌涂料 纳米TiO2作为光催化纳米材料的一种，有抗菌灭菌效果，但它关于可见光吸收率较低，纳米粒子趋向于集合，大大降低了其灭菌效果。在含纳米TiO2抗菌涂猜中，引进5%以下的石墨烯，显着进步涂料对可见光吸收率，并加强纳米TiO2的光催化活性和抗菌、灭菌才能，使改性后的水性聚酯在抗菌灭菌归纳功用方面有很大进步。而且具有杰出的表面功用、耐水性和力学功用。 3 石墨烯/聚酯原位聚合的水性导电涂料 石墨烯比较传统的碳系导电填料(炭黑、石墨、碳纳米管、碳纤维等)具有愈加优异的导电性及机械功用。 用二元胺对氧化石墨烯进行基化改性，后用化学复原康复石墨烯的共导电系统，使用石墨烯表面的—NH与—NCO封端的水性聚酯原位聚合，制得含石墨烯的水性聚酯导电涂料。 该导电涂料具有防辐射、抗静电、防腐蚀、耐磨等特性，可用于高分子材料、金属材料、纺织材料表面等方面。 4 用溶胶-凝胶技能制备改性石墨烯/水性聚酯纳米复合涂料 中国科技大学Xin Wang等于2012年在《Surface& CoatingsTechnology》上宣布了他们的研讨论文：用溶胶-凝胶技能制备改性石墨烯/水性聚酯复合纳米涂料，分3部分： (1)硅烷改性石墨烯纳米薄膜制备。用Hummers法制备氧化石墨烯(GO)，然后对GO水涣散体用化学复原成GNS，再用DCC(N,N'-二环己基碳化二亚胺)和3-基丙基三乙氧基硅烷(APTES)功用改性，用超声波涣散1h，在70 ℃下拌和反响24 h，经后处理得到APTES功用改性的石墨烯纳米膜f-GNS。 (2)硅烷APTES封端的水性聚酯(WPU)制备。用异佛尔酮二异酸酯(IPDI)、聚氧化丙二醇、一缩二乙二醇和三羟甲基混合多元醇组成PU预聚物，再和二羟甲基反响，然后加APTES反响，得到APTES封端的水性聚酯(WPU)，产率86.3%，数均分子量28600(GPC测定)。 (3)溶胶-凝胶技能制备f-GNS/WPU纳米复合涂料。凭借超声波将f-GNS粉末涣散在去离子水中制成悬浮液，将APTES封端的WPU参加其间一同混合，用调理pH值，制成f-GNS/WPU纳米复合涂料。 用1H-NMR、FTIR、XPS、GPC、AFM、HRTEM等表征了GO、f-GNS的结构，根本验证了图1所示的分子结构式与反响进程，及f-GNS/WPU纳米复合涂料产品结构和组成。纳米复合物中的T1、T2和T3代表了单、二和三替代的硅烷键合，证真实APTES封端的WPU和f-GNS相邻的硅氧烷分子之间缩聚反响，构成共价键。 5 结 语 5.1 石墨烯具有共同功用，研制热潮在全球突起 石墨烯是当今世界发现的“至薄”的晶体材料，厚度只要1个碳原子，也是“至坚”材料之一，并具有高导电性、高导热性。猜测在航空航天、世界勘探、海洋开发、国防工业、国民经济各方面具有不可估量的运用远景，研讨热潮在全球突起，国内也起步不俗，开展较快。 5.2 石墨烯在改性涂料功用方面展现了新的远景 对石墨烯在导电、防腐、阻燃、导热和高强度等功用涂猜中都具有十分诱人的潜在远景。 石墨烯与各种涂料树脂经过物理共混、原位聚合和溶胶-凝胶技能等法复合;或用偶联剂润饰，或选用原位聚合等工艺。这些工艺在改性水性涂猜中均证明可行，且功用改善显着。水性涂料经石墨烯改性，其功用有望“更上一层楼”，其进一步开展可期。 5.3 石墨烯改性涂料研制脚步初迈，要正确促进石墨烯出产及运用的开发热潮继续升温，但应镇定对待。 对出产厂商而言，石墨烯出产技能是否到达世界最先进，是否契合清洁文明出产工艺要求，本钱是否合理，有许多技能作业要做。石墨烯在涂猜中的运用，国内有不少研讨作业和专利宣布，开展势头较好，但不能说“已入胜境”。石墨烯和涂料树脂复合办法、助剂挑选、功用性改善，研制的空间都很大。国内宣布石墨烯改性水性涂料的作业和专利多是实验室效果，要到达有用并产业化，要更多投入，有许多研制作业要做。

点评纳米钛制备办法主要有以下标准：    ①粒子纯度及表面清洁度高；    ②粒子粒径巨细和散布是否可控；    ③粒子几许形状均一，晶相稳定性好；    ④聚会程度低，即分散性好；    ⑤本钱低，便于大规模出产。    气相法反响速度快，能完结接连化出产，并且制作的纳米钛粉体纯度高、分散性好、聚会少、表面活性大，产品特别适用于精密陶瓷材料、催化剂材料和电子材料。但气相法反响在高温下瞬间完结，要求反响物料在极短的时间内到达微观上的均匀混合，对反响器的型式、设备的质料、加热方法、进料方法均有很高的要求。现在气相法在我国还处于小试阶段，欲到达工业化出产，还要处理一系列工程问题和设备采制问题。一旦我国可以运用气相法进行批量出产纳米钛，则将是我国纳米技能的一大前进。    液相法出产纳米钛，其长处是质料来历广泛、本钱较低、设备简略、便于大规模出产。可是液相法易形成物料部分浓度过高，粒子巨细、形状不均，并且因为超细钛粒子细微，比表面积大，表面能极高，枯燥和锻烧进程易引起粒子间的聚会，特别是硬聚会，使产品的分散性变差，影响产品的运用作用和使用规模。液相法可引人均相沉积、微乳和高温水热技能来操控粒径的巨细和粒度的散布；还可引进冷冻枯燥、共沸蒸馏、超临界枯燥和表面处理等技能来削减颗粒之间的聚会。咱们以为只需严格操控工艺条件，就可以制得粒径小、粒度散布窄、分散性好的纳米钛粉体，液相法中以TiOSO4和TiCl4液相中和水解法或加热水解法最有发展潜力，应加大研讨开发的力度和深度。    现在，世界上超细钛的研讨方向如下：    ①怎么经过表面处理，减轻纳米超细钛的聚会，进步其分散性，拓展产品使用领域，这是纳米钛燃眉之急；    ②怎么对粒子巨细、形状进行有用的操控。    国外超细钛系列产品的商场价格一般为30如果40万元／吨，而普通钛的价格只要1.4如果2.1万元／吨，可见超细钛技能的附加值很高。我国钛矿资源丰富，应抓住机遇，以降低本钱、进步产品分散性和表面改性为要点，开发合适我国的纳米钛。    某品牌纳米钛质量检测数据如下图所示。[next]    下表为国外纳米钛的功能。

导读前不久，任正非在承受媒体采访时宣称，未来10至20年内会迸发一场技能，“我以为这个年代将来最大的推翻，是石墨烯年代推翻硅年代”，“现在芯片有极限宽度，硅的极限是七纳米，现已接近鸿沟了，石墨是技能前沿”。这儿说到的石墨烯，终究是何方神圣？它真的能带来推翻吗？扫描电镜下的石墨烯，显现出其碳原子组成的六边形结构。图片来历：Lawrence Berkley National Laboratory石墨烯——一种只需一个原子厚的二维碳膜——确实是种令人惊奇的材料。尽管姓名里带有石墨二字，但它既不依靠石墨储量也彻底不是石墨的特性：石墨烯导电性强、可弯折、机械强度好，看起来颇有未来奇特材料的风仪。假如再把它的潜在用处开个清单——维护涂层，通明可弯折电子元件，超大容量电容器，等等——那简直是改动国际的发明。连2010年诺贝尔物理学奖都颁发了它呢！其实就在2012年，因石墨烯而取得诺贝尔奖的康斯坦丁·诺沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）和他的搭档曾经在《天然》上发表文章评论石墨烯的未来，两年来的开展也根本证明了他们的猜测。他以为作为一种材料，石墨烯“出路是光亮的、路途是曲折的”，尽管将来它或许能发挥严重效果，可是在战胜几个严重困难之前，这一场景还不会到来。更重要的是，考虑到工业更新的巨大本钱，石墨烯的优点或许不足以让它简略地代替现有的设备——它的真实远景，或许在于为它的共同特性量身定做的全新运用场合。 石墨烯终究是什么？ 石墨烯是人们发现的第一种由单层原子构成的材料。碳原子之间彼此连接成六角网格。铅笔里用的石墨就适当于许多层石墨烯叠在一起，而碳纳米管就是石墨烯卷成了筒状。石墨、石墨烯、碳纳米管和球烯之间的联系。图片来历：enago.com由于碳原子之间化学键的特性，石墨烯很坚强：能够曲折到很大视点而不开裂，还能反抗很高的压力。而由于只需一层原子，电子的运动被约束在一个平面上，为它带来了全新的电学特点。石墨烯在可见光下通明，但不透气。这些特征使得它十分合适作为维护层和通明电子产品的质料。 可是合适归合适，真的做出来还没那么快。 问题之一：制备方法。       许多项研讨向咱们展示了石墨烯的惊人特征，但有一个圈套。这些美好的特性对样品质量要求十分高。要想取得电学和机械功能都最佳的石墨烯样品，需求最费时吃力费钱的手法：机械剥离法——用胶带粘到石墨上，手艺把石墨烯剥下来。诺沃肖洛夫团队捐赠给斯德哥尔摩的石墨、石墨烯和胶带。胶带上的签名“Andre Geim”就是和诺沃肖洛夫一起取得诺贝尔奖的人。图片来历：wikipedia尽管所需的设备和技能含量看起来都很低，但问题是成功率更低，弄点儿样品做研讨还能够，工业化出产？恶作剧。要论工业化，这手法毫无用处。哪怕你把握了全国际的石墨矿，一天又能剥下来几片……        当然现在咱们有了许多其他方法，能增加产值、降低本钱——费事是这些方法的产品质量又掉下去了。咱们有液相剥离法：把石墨或许相似的含碳材料放进表面张力超高的液体里，然后超声轰炸把石墨烯雪花炸下来。咱们有化学气相堆积法：让含碳的气体在铜表面上冷凝，构成的石墨烯薄层再剥下来。咱们还有直接成长法，在两层硅中间直接设法长出一层石墨烯来。还有化学氧化还原法，靠氧原子的刺进把石墨片层别离，如此等等。方法有许多，也各自有各自的适用范围，可是迄今为止还没有真的能合适工业化大规模推行出产的技能。        这些方法为什么做不出高质量的石墨烯？举个比如。尽管一片石墨烯的中心部分是完美的六元环，但在边际部分往往会被打乱，成为五元或七元环。这看起来没啥大不了的，可是化学气相堆积法发生的“一片”石墨烯并不真的是完好的、从一点上成长出来的一片。它其实是多个点一起成长发生的“多晶”，而没有方法能确保这多个点长出来的小片都能完好对齐。所以，这些变形环不光散布在边际，还存在于每“一片”这样做出来的石墨烯内部，成为结构缺点、简略开裂。更糟糕的是，石墨烯的这种开裂点不像多晶金属那样会自我愈合，而很或许要一向延伸下去。成果是整个石墨烯的强度要折半。材料是个费事的范畴，想鱼与熊掌兼得不是不或许，但必定没有那么快。显微镜下的一块石墨烯，伪色符号。每一“色块”代表一片石墨烯“单晶”。图片来历：Cornell.edu 问题之二：电学功能。       石墨烯一个有远景的方向是显现设备——触屏，电子纸，等等。可是现在而言石墨烯和金属电极的接触点电阻很难抵挡。诺沃肖洛夫估量这个问题能在十年之内处理。       可是为啥咱们不能爽性扔掉金属，全用石墨烯呢？这就是它在电子产品范畴里最丧命的问题。现代电子产品全部是建筑在半导体晶体管之上，而它有一个要害特点称为“带隙”：电子导电能带和非导电能带之间的区间。正由于有了这个区间，电流的活动才干有非对称性，电路才干有开和关两种状况——可是，石墨烯的导电功能真实太好了，它没有这个带隙，只能开不能关。只需电线没有逻辑电路是毫无用处的。所以要想靠石墨烯发明未来电子产品，代替硅基的晶体管，咱们有必要人工植入一个带隙——可是简略植入又会使石墨烯损失它的共同特点。现在针对这个范畴的研讨确实不少：多层复合材料，增加其他元素，改动结构等等；可是诺沃肖洛夫等人以为这个问题要真实处理，还要至少十年。 问题之三：环境危险。       石墨烯工业还有一个意想不到的费事：污染。石墨烯工业现在最老练的产品之一或许是所谓“氧化石墨烯纳米颗粒”，它很廉价，虽不能用来做电池、可弯折触屏等高端范畴，作为电子纸等用处却是适当不错；可是这东西对人体很或许是有毒的。有毒没关系，只需它老老实实呆在电子产品里，那就没有任何问题；可是前不久研讨者刚发现它在地表水里十分安稳、极易分散。尽管现在对它的 环境影响下断语还为时太早，但这确实是个潜在问题。 所以，石墨烯的命运终究怎么？       鉴于曩昔几个月里学界并无新的突破性发展，近来它的这波突发性“炽热”，恐怕本质上仍是本钱运转的炒作成果，应审慎对待。作为工业技能，石墨烯看起来还有许多未能战胜的困难。诺沃肖洛夫指出，现在石墨烯的运用仍是受限于材料出产，所以那些运用最初级最廉价石墨烯的产品（比如氧化石墨烯纳米颗粒），会最早问世，或许只需几年；可是那些依靠于高纯度石墨烯的产品或许还要数十年才干开发出来。关于它能否代替现有的产品线，诺沃肖洛夫仍然心存疑虑。 另一方面，假如商业范畴过度夸张其奇特之处，或许会导致石墨烯工业变成泡沫；一旦决裂，那么或许技能和工业的发展也无法解救它。科学作者菲利普·巴尔曾经在《卫报》上撰文《不要希望石墨烯带来奇观》，指出一切的材料都有其适用范围：钢坚固而沉重，木头简便但易腐，就算看似“全能”的塑料其实也是种种截然不同的高分子各显神通。石墨烯一定会发挥巨大的效果，可是没有理由以为它能成为奇观材料、改动整个国际。或许，用诺沃肖洛夫自己的话说：“石墨烯的真实潜能只需在全新的运用范畴里才干充沛展示：那些设计时就充沛考虑了这一材料特性的产品，而不是用来代替现有产品里的其他材料。” 至于眼下的可打印、可折叠电子产品，可折叠太阳能电池，和超级电容器等等新范畴能否发挥它的潜能，就让咱们平心静气拭目而待吧。

石墨烯是一种二维晶体，石墨烯独特的结构使它具有优异的电学、力学、热学和光学等特性，例如石墨烯具有100倍于硅的超高载流子迁移率、高达130GPa的强度、很好的柔韧性和近20%的伸展率、超高热导率、高达2600m2/g的比表面积，并且几近透明，在很宽的波段内光吸收只有2.3%。这些优异的物理性质使石墨烯在射频晶体管、超灵敏传感器、柔性透明导电薄膜、超强和高导复合材料、高性能锂离子电池和超级电容器等方面展现出巨大的应用潜力。 尽管石墨烯还没有实现大规模的产业化，但是，市场对于石墨烯的应用十分看好，就目前的研发成果显示，未来石墨烯将广泛应用于以下四大领域。 1.电子材料领域 作为电极材料，石墨烯是绝佳的负极材料，被认为是可以替代硅的芯片材料。另外，石墨烯在柔性屏幕、可穿戴设备、太阳能充电等领域的应用还有待挖掘。 据悉，英国曼彻斯特大型已经开发出仅有10至40个原子厚度的石墨烯LED屏幕，拥有超薄、可弯曲的特性。这意味着未来，电子设备的屏幕可以进一步降低厚度、更为灵活，甚至实现整体柔性化。 石墨烯在可穿戴设备领域也具有一定应用空间。例如，爱尔兰科学家正在开发基于石墨烯的灵活可穿戴传感器，并发现该传感器能够检测到用户最细微的动作，包括跟踪呼吸和脉搏。另外，该传感器还能实现自供电，也许未来能够应用在智能服装中。 2.散热材料领域 金属材料在散热应用方面存在难于加工、耗费能源、密度过大、导电、易变形以及废料难回收等诸多问题，几乎没有太大的降价空间。而纳米石墨烯导热塑料如应用在LED灯具等产品的散热上，其系统成本至少可以降低30%。石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的纳米新材料，是目前人类所发现的几乎完美的平面原子结构，其出色的导电、导热以及散热性能让各行各业均对其寄予厚望。 石墨烯是二维的单层碳原子晶体，与三维材料相比，其低维结构可显著削减晶界处声子的边界散射，并赋予其特殊的声子扩散模式。石墨烯所具有的快速导热与散热特性使得石墨烯成为极佳的散热材料，可用于智能手机、平板电脑、大功率节能led照明、卫星电路、激光武器等的散热。 3.生物医学领域 石墨烯具有突出的力学性能和生物相容性，将其作为增强填料可显著提高生物材料的力学性能。 生物传感器是生命分析化学及生物医学领域中的重要研究方向，已广泛应用于临床疾病诊断和治疗研究。石墨烯制成的生物传感器对生命分析领域的快速发展具有重要现实意义。在基因组测序技术领域，最近成功开发出来的DNA感测器，是一种以石墨烯为基础的场效应类晶体管设备，能探测DNA链的旋转和位置结构。该感测器利用石墨烯的电学性质，成功实现检测DNA序列的微观功能。 4.军工领域 从中国石墨烯产业技术创新战略联盟(简称联盟)获悉，为促进石墨烯在军工领域的推广应用，2015年1月16日，联盟将举行军工应用委员会成立授牌仪式。 我国政府和国防军工方面的领导和专家对石墨烯在军工领域的应用前景十分关注。据悉，今年年初，在哈尔滨召开的“石墨烯军工应用技术研讨会”上，总装备部、国防科工局、各军工集团相关领导、专家，以及石墨烯产业领域专家与企业家、军工及民口配套单位代表共同研讨石墨烯在军工方面的应用前景。 由于石墨烯具有高导电性、高韧度、高强度、超大比表面积等特点，业内人士认为，石墨烯在航天军工等领域有广泛应用。据悉，我国科学家发现石墨烯可做太空动力源。通过对石墨烯在光作用下的运动现象的研究表明，石墨烯材料可将光能直接转化为动能，这标志着石墨烯材料将成为一种新的动力来源，这种动力源将远高于光压现象所产生的动力源。未来，石墨烯可能为星际探索、卫星变轨等提供无尽的动力。 结语 石墨烯由于优越的特性，业内预计未来5至10年，全球石墨烯产业规模会超过1000亿美元。更有乐观者认为，石墨烯的市场潜在规模至少在万亿元以上。就目前情况来讲，石墨烯市场化的最大阻碍是市场需求和价格，石墨烯未来产业化之路遥遥，需要政府的支持，和研发人员的开拓创新，相信通过共同努力，石墨烯将在更多的领域大放异彩。

2017年能够说是有史以来环保查得最严的一年，8月7日，第四批中心环境保护监察发动。此前，中心环保监察组现已进行了三批监察。为什么本年环保查的这么严呢?近年来，跟着我国经济的飞速发展，环境污染问题现已不容忽视，防治污染刻不容缓。其间水资源的污染更是不容小觑，废水的管理也成为专家学者的要点研讨课题之一。那么被誉为21世纪的“奇特材料”的石墨烯对处理废水有哪些协助呢? 石墨烯是仅由一个原子厚度的碳原子构成的蜂窝状的二维平面碳纳米材料，表面没有活性基团，所以不能直接吸附水合金属离子或金属离子与简略阴离子的合作物，在石墨烯片层上复合一种其它的材料，组成多功用的石墨烯复合材料，能够大大缓解石墨烯简单聚会的状况，还能供给更优异的功用。还有石墨烯的一些衍生物也能够到达比石墨烯更好的吸附作用，下面就介绍几种石墨烯材料在废水中的用处。 1、石墨烯复合材料在染料废水处理中的运用 石墨烯复合材料不只能够处理石墨烯易于聚会的问题进而加速吸附染料的速率，并且赋予了材料新的功用。将用处理过的氧化石墨烯与金属离子溶液反响制备了石墨烯/Fe3O4复合材料，该材料不只能够有用吸附罗丹明B、酸性蓝、孔雀绿等多种染料，并且该材料在400℃条件下煅烧后能够重复运用，是处理染料废水的杰出材料之一。 2、氧化石墨烯在造纸废水中的运用 氧化石墨烯是石墨烯的一种常见的衍生物，其表面和边际具有很多的羟基、羧基及环氧基等含氧基团，具有杰出的化学稳定性、较强的亲水功用和优异的抗污染才能。氧化石墨烯能很好的涣散在水中，可经过真空抽滤、滴涂、旋涂、浸涂等传统办法在载体上构成由氧化石墨烯单原子薄片堆叠的层状别离膜。而相邻氧化石墨烯片层之间可构成具有选择性的二维通道，该通道与氧化石墨烯边际及其片上孔洞、缺点彼此贯穿，构成网络，构成传输途径，水分子能够以单分子层的方式无冲突地经过，一起氧化石墨烯片层间存在较强的氢键，使氧化石墨烯膜具有杰出的力学功用。以氧化铝陶瓷为基底，经过浸渍法制备完好的氧化石墨烯。用于处理造纸芬顿氧化出水，通量为3.10 kg/m2h，Mg2+、Ca2+和SO42-离子的去除率别离能到达71%、70%和54%，且具有较好的稳定性和抗污染才能。 3、氧化石墨烯对重金属离子的吸附 氧化石墨烯表面的含氧基团使得它具有杰出的亲水性，并且含氧基团能够和金属离子发作作用，然后能够别离富集水相中的金属离子。废水中常见重金属离子，其毒性大、散布广、含量低、不易降解，长时间在环境中涣散存在，终究经过生物富集作用被迫植物吸收，经过食物链进入人体，对人类的生计和健康发生严峻的影响。吸附是现在常用的一种处理办法，而吸附的功用决议了深度处理的作用。研讨标明，相同条件下，片状氧化石墨烯、碳纳米管和活性炭对Cu2+的富集量别离为46.6 mgCu/g、28.5 mgCu/g、和4~5 mgCu/g，显示出石墨烯的杰出吸附功用。  石墨烯因具有巨大的比表面积而展现出极强的吸附才能，能够被广泛运用于吸附水溶液中各类分子或离子。而单一的石墨烯因其聚会现象导致吸附才能低下，吸附平衡过久。可是石墨烯的复合材料和其衍生物能够处理这些问题。不过石墨烯载体材料在吸附运用方面还处于探究阶段，还有许多问题需求处理，例如进一步研讨石墨烯材料的循环运用，在研讨富集的一起研讨解吸进程，下降材料运用本钱。

铝粉的阳极氧化是通过电解液的阳极反响而生成氧化铝膜的电化学进程。这个氧化膜吸附有机染料、无机颜料的色彩而上色。将铝粉置于硫酸电解液中，并不断地加以拌和，使铝粉呈漂浮和半漂浮状况，边活动边随时触摸阳极，并坚持不触摸阳极状况，从而在铝粉表面生成易于上色的氧化铝膜。阳极反响是阳极分出的初生态氧与铝粉表面的铝原子化组成氧化铝的反响，其间部分氧化铝立刻与水化组成水合氧化铝，这就是氧化铝膜的构成进程。一起氧化铝膜可被硫酸电解液溶解，所以阳极氧化进程一起存在成膜反响和溶膜反响，因而有必要操控适合的条件，才干构成必定厚度的氧化铝膜。阴极反响中发生，故使构成的氧化铝膜具有多孔疏松的特色，有利于吸附才能的增强。　　铝粉上色是一个物理化学进程，将经阳极氧化处理过的铝粉置于有机染色液中浸泡，使铝粉表面氧化膜吸附有机染料分子，一起氧化铝膜中的氧化铝分子可与有机染料分子以共价键、配位键或氢键等方式结合生成合作物，从而使氧化膜上色。 　　阳极氧化在铝粉粒子表面构成氧化铝膜的进程中，影响成膜的要素较多，一起不同的上色液导致不同的上色作用，因而应该考虑电解液浓度、反响时刻、温度、上色液等要素的影响。研讨结果标明：（1）硫酸电解液的浓度对氧化膜的生成具有显着的影响。硫酸浓度过低，电解液的导电性不强，氧化铝的成膜速度慢，硫酸浓度过高，生成的氧化膜又溶解，最佳的试验条件：硫酸电解液的浓度应为5-10%。（2）阳极电流密度与氧化铝膜生成速度成正比，因为铝粉在某一瞬间触摸阳极，因而阳极电流密度越大，越有利于铝粉在阳极放电，阳极电流密度越大，生成的氧化铝膜越疏松，有利于上色。试验标明，在7%硫酸电解液中进行阳极氧化，一般操控电流密度为5安/分米2以上，电压不该小于40伏。（3）在阳极氧化进程中，只要通过必定的时刻后，才干使铝粉与阳极充沛触摸，试验标明，氧化时刻以60-90分钟为宜，一起氧化时温度也要坚持在25-35°C为宜。（4）在氧化铝膜上上色，其上色的难易程度与氧化膜的厚度及上色液的浓度有关，氧化膜越厚，越易上色；上色液的浓度越大，越易上色，且色彩越深［4］。因而在上色进程中，一般选用较浓的上色液。试验标明：依据所需色彩的深浅，对上色液浓度加以调整。一起上色液温度为50-60°C，上色时刻为20-40分钟，pH为4.5-6.0为宜。

不久前，LED用高导热石墨烯复合材料、石墨烯防弹材料等20余种石墨烯产品在青岛举行的2015我国国际石墨烯立异大会上被推出。石墨烯产品正快速从实验室走入百姓生活中，也由此引发了新一轮石墨烯工业化热潮。 中新网12月20日电不久前，LED用高导热石墨烯复合材料、石墨烯防弹材料等20余种石墨烯产品在青岛举行的2015我国国际石墨烯立异大会上被推出。石墨烯产品正快速从实验室走入百姓生活中，也由此引发了新一轮石墨烯工业化热潮。 12月20日，京津冀石墨烯工业展开联盟在北京五洲大酒店正式建立。该联盟在我国石墨烯工业技能立异战略联盟、唐山国家高新技能工业开发区等单位的联合支撑下，由中关村华清石墨烯工业技能立异联盟、东旭光电、清华大学、北京大学、中科院国家纳米研究中心、天津大学、河北工业大学等单位联合主张。 会上，河北省工业和信息化厅厅长邹平现场宣读了建立京津冀石墨烯工业化展开联盟的批复，清晰表态对京津冀石墨烯工业展开联盟建立的支撑。联盟建立后，河北省工业和信息化厅将重视和辅导其建造，极大提升了联盟含金量。 与此一起，在石墨烯工业化上很早就开端探究和布局的东旭光电也是本次联盟的主张单位之一。关于其工业位置，我国石墨烯工业技能立异战略联盟秘书长李义春标明：“现在，东旭光电已成为石墨烯工业展开出资布局的领军厂商。” 政府支撑京津冀石墨烯工业展开 石墨烯因奇特的特性和使用的广泛，被科学家预言将“彻底改变21世纪”。这也为其迎来了方针的“春天”——“十三五”规划主张清晰提出将加速打破新材料等范畴的中心技能，工信部等部委也联合发布了《关于加速石墨烯工业立异展开的若干定见》，提出要将石墨烯工业打造成先导工业。 定见提出，到2020年构成完善的石墨烯工业系统。一起，打造若干家具有中心竞争力的石墨烯厂商，建成以石墨烯为特征的新式工业化工业演示基地。 “正承意于此，咱们决议主张建立京津冀石墨烯工业联盟，以加速京津冀区域石墨烯工业展开。”大会安排方介绍说，该联盟将进一步整合京津冀石墨烯工业资源，大力构建以厂商为主体、商场为导向、产学研相结合的石墨烯全工业链的工业集合区。 该人士进一步解释道，经过联盟的带动效果，一致和谐三地资源。如在京津冀区域内和谐安排厂商联合展开有商场潜力的石墨烯工业使用技能，集合、打破工业要害和共性难题，进步工业立异才能和竞争才能，促进我国石墨烯工业满意国内高技能范畴的火急需求，扩展工业使用范畴，推动全工业链的展开。 在京津冀石墨烯工业展开联盟中，河北省工信厅与唐山市政府将扮演重要人物。在同等条件下将优先在方针、资金、人才等方面给予石墨烯工业支撑，一起，还将鼓舞省内外石墨烯范畴厂商、高等院校、科研院所等有关组织向唐山高新区集合，构成京津冀战略性新兴工业新高地。 “现在石墨烯工业展开重在研制根底，而京津冀在这方面具有全国最顶尖的配备，这是其它石墨烯工业基地无法比拟的优势。”东旭光电出资负责人王忠辉标明，在京津冀石墨烯工业联盟的支撑下，东旭光电有望完成跨越式展开。 东旭光电做石墨烯工业化排头兵 资料显现，东旭光电是国内最大的集液晶玻璃基板配备制作、技能研制及产品出产供应于一体的高新技能厂商。现在公司具有在建及建成10条G6液晶玻璃基板出产线，而跟着旭飞光电和旭新光电7条G5液晶玻璃基板出产线的注入，公司玻璃基板工业集群得以进一步强化。 “东旭光电的石墨烯工业布局首要环绕光电显演示畴打开，研制中的石墨烯产品可与现有光电显现产品彼此协同，增强产品的集约化效应。”王忠辉介绍说，因而东旭光电非常重视石墨烯作为新材料的技能研制和储藏，将其作为公司在新材料范畴的重要战略布局。 事实上，东旭光电早在2014年上半年即已着手在石墨烯范畴进行布局。上一年6月份，公司已与北京理工大学携手一起打造“东旭光墨烯技能研究院”，致力于石墨烯在通明导电膜、散热膜、锂电池负极材料等范畴的使用研究。经过半年多尽力，本年3月份，国内第一家以石墨烯新材料的技能研制、项目孵化和工业运营渠道——北京旭碳新材料科技有限公司正式建立，标明公司石墨烯工业化使用开端进入最终冲刺环节。 “现在，合资公司的研制正在稳步推动，相关项目研制已进入中试阶段，估计下一年或完成部分石墨烯产品的定型。”王忠辉介绍石墨烯工业开展时标明。 其实，此次北理工技能入股的三项创造专利技能归于不同维度石墨烯材料可控拼装制备技能，能够制备从一维石墨烯纤维到基底上三维石墨烯功用膜的系统性组成办法，在项目公司发动之初即已奠定了较高的技能起点。 与此一起，该公司又在本年4月与我国石墨烯工业技能立异战略联盟一起建立了北京东旭华清出资有限公司，加强在信息沟通、资源整合、战略规划、商场推广等范畴展开全方位的协作，打造专业的石墨烯投融资渠道。 关于公司继续在石墨烯工业方面的投入，王忠辉通知记者：“东旭光电活跃打造研制、出资等渠道首要期望经过多种方法推动石墨烯工业展开，力求公司完成石墨烯工业的跨越式展开。” 职业分析人士以为，活跃的工业布局和继续工业投入现已使得东旭光墨烯工业展开获得显着成果，已成为国内石墨烯工业展开的领军厂商之一。跟着京津冀石墨烯工业联盟的建立，东旭光电有望凭仗本身先发优势和雄厚实力成为工业化排头兵，引领京津冀石墨烯工业化展开。

沉积就是使金属或它的组合物从已经净化的溶液中析出的过程。它也是湿法冶金中的一个重要过程。从溶液中沉积重金属或它的化合物的方法很多，其中在混法冶金实践中应用最广泛的是置换法和电积法。置换法就是将一种重金属加入到被提取金属化合物的溶液中，使被提取重金从其化合物中置换出来而得到金属，加入的金属则溶解于溶液中，例如湿法炼铜中，所得到的硫酸铜溶液，可以将铁加进溶液中，使铜成为固体析出来，而铁则溶解于溶液中。

石墨烯是近年被发现和组成的一种新式二维平而碳质纳米材料。因为其别致的物理和化学性质，石墨烯己经成为备受瞩目的科学新星，是纳米材料范畴的一大研讨热门。在石墨烯的研讨中，根据石墨烯的无机纳米复合材料是石墨烯迈向实践使用的一个重要方向。金属/石墨烯纳米复合材料金属/石墨烯纳米复合材料是经过将金属纳米粒子涣散在石墨烯片上构成的。现在，对该类复合材料的研讨首要会集在用贵金属等功能性金属纳米粒子润饰石墨烯，这不只能够得到比金属自身功能更优越的复合材料，显现出潜在使用价值，并且能够削减贵金属的耗费，具有很大的经济价值。石墨烯与铂系金属的复合用表而积大、导电性好的碳材料负载纳米尺度的铂系催化剂能够明显进步其在质子交流膜燃料电池(PEMFC)中的电催化功能。这不只能够使催化剂表而积最大化，以利于电子的传递，并且导电性的支撑材料起到了富集和传递电子效果。现在所用的首要支撑材料是炭黑，但因为石墨烯有着愈加优异的功能，所以被以为是更为抱负的支撑材料。美国圣母大学的Kamat等用NaBH、复原H2PtCh与氧化石墨烯的混合液，组成了Pt/CE纳米复合材料，所得的复合材料在氢氧燃料电池中的电催化活性(161mW /cm2)高于无支撑的Pt (96mW/cm2)，标明石墨烯是开展电催化的有用支撑材料(图1)。图1 Pt/GE电催化反响暗示图南京理工大学汪信课题组提出了制备金属/石墨烯纳米复合物的一般道路:先制备氧化石墨，并超声剥离成氧化石墨烯;然后将金属纳米粒子附着在氧化石墨烯表而;终究复原构成石墨烯/金属纳米复合物(如图2所示)。别的，微波法是一种快速有用地制备金属/石墨烯复合材料的办法。图2制备金属/石墨烯纳米复合物的一般道路:1)将石墨氧化得到层间隔更大的氧化石墨，(2)将氧化石墨剥离得到氧化石墨烯片，(3)将金属纳米粒子附着在氧化石墨烯片上，(4)将氧化石墨烯复原成石墨烯，得到金属/石墨烯纳米复合材料石墨烯与金属Ag的复合南京理工大学汪信课题组以氧化石墨烯为基底，用AgNO3,葡萄糖及经过银镜反响，制备出具有高反射率的Ag纳米粒子薄膜。Ag的附着导致薄膜中氧化石墨烯拉曼信号的增强，其增强程度能够经过氧化石墨烯片在Ag纳米粒子的数量进行调理。图3 一步组成Ag/GO复合材料暗示图Pasrich等将Ag2SO4、参加含KOH的氧化石墨烯悬浮液中，因为氧化石墨烯上的轻基具有酚的弱酸性，在碱性条件下生成酚盐阴离子，酚盐阴离子经过芳香族亲电取代反响将电子搬运给Ag+，使Ag+被复原，生成Ag/CO复合物(如图3所示)，用胁复原该复合物得到了Ag/CE复合物。石墨烯与其他金属材料的复合Stark等不必表而活性剂，以石墨烯作为涣散剂包裹在Co表而;然后与聚合物(PMMA,PEO)复合，得到了CE/Co/聚合物复合材料。该材料结合了金属与聚合物的优异功能，为石墨烯供给了一个新的使用途径。Warne:等用简略的办法将CoCl2纳米晶附着在石墨烯上，HRTEM显现CoCl2纳米晶在石墨烯表而发作平动和滚动，终究结组成单个晶粒，在真空下退火可将CoCl2转化成Co，构成Co/CE复合物。该项研讨显现出用石墨烯作为HRTEM分析支撑薄膜的使用远景。半导体/石墨烯纳米复合材料石墨烯因为其共同的电学性质，使得其与半导体材料的复组成为一个热门研讨课题。石墨烯作为半导体纳米粒子的支撑材料，能够起到电子传递通道的效果，然后有用地进步半导体材料的电学、光学和光电转化等功能。例如，用作锂离子电池(LIB)电极材料的半导体纳米粒子与石墨烯制成纳米复合材料，能够有用阻比纳米粒子的聚会，缩短锂离子的搬迁间隔，进步锂离子嵌入功率;一起，能够缓解锂离子嵌入-嵌出所形成的体积改变，改进电池的循环安稳性。石墨烯与TiO2的复合TiO2因其安稳、无污染的特性而成为最佳的光催化材料之一。因为光激起TiO2发生的电子空穴对极易复合，所以使用石墨烯共同的电子传输特性下降光生载流子的复合，然后进步TiO2光催化功率成为了一个研讨热门。图4 (a) TiO, /GE及其受紫外光激起暗示;(b)以石墨烯为载体组成多组分催化体系暗示图美国圣母大学的Kamat等将氧化石墨粉末参加TiO2胶体涣散液中超声，得到包裹着TiO2纳米粒子的氧化石墨烯悬浮液，在氮气的维护下用紫外光照耀悬浮液，得到TiO2/CE复合材料。TiO2作为光催化剂将光电子从TiO2搬运至氧化石墨烯片上，紫外光被以为起到了复原剂的效果(图4a)。该法不只供给了一种氧化石墨烯的紫外光辅佐复原技能，并且为取得具有光学活性的半导体/石墨烯复合材料拓荒了新的途径。最近，该课题组初次组成了以石墨烯为载体的多组分催化体系，他们首要经过光激起将电子从T1O2转至氧化石墨烯片上，部分电子用于氧化石墨烯的复原，其他的电子储存在复原后的石墨烯片上;然后向石墨烯悬浮液引进AgNO3，储存在石墨烯片上的电子将Ag+复原成Ag，然后组成了TiO2和Ag处于别离方位的二维TiO2/Ag/CE催化体系(图4b)。石墨烯与Co3O4的复合Co3O4是一种重要的磁性P型半导体，在催化剂、磁性材料、电极材料等范畴有着很大的使用价值Co3O4与石墨烯的复合被以为能够改进其功能并扩展其使用范畴。图5使用金属有机前驱体组成Co/GE和Co3O4/GE复合材料暗示图Yang等研讨了使用金属有机前驱体组成金属或金属氧化物与石墨烯的复合材料的办法，他们用酞著钻(CoPc)与氧化石墨烯片在中混合后用胁复原，组成了CoPc/CE复合物;然后将所组成的复合物在维护下高温分化生成Co/CE复合物;终究将Co/CE复合物在空气中氧化生成Co3O4/CE复合物(如图5所示)。石墨烯与SnO2的复合现在，SnO2的一个重要开展方向是代替碳材料作为锂离子电池(LIB)负极材料，但因为SnO2充放电过程中体积改变大，然后下降了其循环安稳性。研讨者期望经过其与石墨烯的复合来改进这一点。石墨烯与ZnO的复合ZnO半导体因为具有宽的带隙和较大的激子结合能，在场发射显现器、传感器、晶体管等范畴具有潜在的使用价值。国内外研讨者期望经过其与石墨烯的复合进一步扩展其使用规模。图6水热法在石墨烯片上组成规矩摆放的ZnO纳米棒暗示图Park等研讨了经过水热法在石墨烯片上组成ZnO纳米棒阵列的办法:首要经过化学气相堆积法(CVD)使石墨烯在涂有Ni的SiO2/Si基片上成长(图6a};然后将涂有聚甲基酸甲酷CPM M A)的基片浸入HF中得到游离的PMMA/CE(图6b);再将起维护效果的PMMA溶解在中;终究别离经过两种办法在石墨烯上水热组成了规矩摆放的ZnO纳米棒。石墨烯磁性纳米复合材料人们不只研讨了半导体化合物与石墨烯的复合，还使用其他功能性无机化合物纳米粒子润饰石墨烯。如用磁性纳米粒子润饰的石墨烯材料在电磁屏蔽、磁记录及生物医学等范畴具有宽广的使用远景，是石墨烯复合材料研讨的一个重要方向。结语及展望根据碳纳米管的无机纳米复合材料因为其优秀的性质己经在生物医药、催化、传感器等使用范畴得到了广泛而深化的研讨。与碳纳米管比较，石墨烯具有类似的物理性质、更大的比表而积和更低的生产成本，所以石墨烯是代替碳纳米管组成碳基无机纳米复合材料的抱负基体材料。尽管与石墨烯/聚合物复合材料比较，石墨烯基无机纳米复合材料的研讨起步较晚，但在短短的几年内，石墨烯基无机纳米复合材料的组成及其相关使用的研讨己经取得了很大的发展。但要真实完成石墨烯基无机纳米复合材料大规模组成和产业化使用还而临很多问题和应战。文章选自：化学发展 作者：柏篙、沈小平

石墨烯是一种二维晶体，又称单原子层石墨。英国曼彻斯特大学物理学家安德烈?盖姆和康斯坦丁?诺沃肖洛夫，用微机械剥离法成功从石墨中别离出石墨烯，因而一起取得2010年诺贝尔物理学奖。作为现在发现的最薄、强度最大、导电导热功能最强的一种新式纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，在半导体工业、光伏工业、锂电子电池、航天、军工、新一代显示器等传统范畴和新式范畴都将带来革新。性的技能进步。一起，石墨烯工业遭到国家政策的大力支撑，包含新材料‘十三五’规划在内的多个石墨烯工业支撑政策或连续出台，石墨烯职业未来将有巨大的成长性出资时机。 一、石墨烯工业状况 (一)全球现状。根据优胜的功能，石墨烯具有宽广的商场前景和巨大的经济效益。每年有很多学术出资安排涌入石墨烯商场。现在，已有包含美国、欧盟、日本等国际发达国家区域在内的80多个国家区域投入石墨烯材料研制，且美、英、韩、日、欧盟等均将石墨烯研讨提升至战略高度，等待它带来巨大的商场价值。据不完全统计，现在全球有近300家公司进入石墨烯相关的研讨和开发，其间包含IBM、英特尔、美国晟碟、陶氏化学、通用、杜邦、施乐、三星、洛克希德?马丁、波音等科技巨子。 (二)国内状况。早在2010年夏，济宁利特纳米成为国内进入石墨烯职业最早的单位。2011年，江苏常州市出资5000万，建立江南石墨烯科技工业园。2013年，宁波市和无锡市先后供给专项基金并出台《石墨烯工业开展规划大纲》，用于石墨烯的工业化扶持。2013年7月，我国石墨烯工业技能立异战略联盟建立。一起，江苏、浙江、深圳、上海、山东、福建、辽宁、重庆、黑龙江与中科院等安排以多种形式协同立异，纷繁建立了工业技能联盟，促进了立异资源优化组合和立异工业化进程。2013年末，我国石墨烯标准化委员会宣告建立，我国石墨烯研讨及检测公共效劳途径一起发动，该效劳途径首要为我国石墨烯工业技能立异战略联盟相关单位供给专业的石墨烯功能检测与结构表征效劳。2014年9月，在宁波举行的2014我国国际石墨烯立异大会，招引了国表里很多高校、科研院所、厂商的活跃参与，引发又一轮的石墨烯研制使用热潮。2015年3月，全球第一批3万部石墨烯手机在重庆发布，敞开了石墨烯工业化使用的新时代。 (三)青岛市工业现状。2015年，青岛市举行我国国际石墨烯立异大会，获批“国家青岛石墨烯及先进碳材料特征工业基地”和“青岛市石墨烯国际科技协作基地”，营建了杰出的工业开展环境。2016年，青岛市科技立异委员会发布《青岛市十大科技立异中心建造总体方案》，方案中提出将要点推动石墨烯等十大科技立异中心建造。高新区作为青岛开展石墨烯工业的先行区和演示区，规划建造占地135亩的石墨烯工业载体，建立国内首个国际石墨烯立异中心;建立1亿元的国内首支石墨烯天使出资基金，建立石墨烯公共检测途径和协同立异途径。莱西市石墨烯工业开展首要会集在南墅镇，2012年已被确立为青岛莱西市石墨新材料工业集聚区。莱西市正在依托石墨烯高新技能制备优势、石墨文明品牌优势、搁置土地财物优势，活跃准备创立国家级石墨烯工业化演示基地。首要石墨烯项目有： 1、青岛德通纳米技能有限公司物理法石墨烯项目。公司总出资一亿元人民币，第一期出资3000万元人民币建成年产1000吨高质量石墨烯导电导热剂的出产线，于2015年10月试车成功，成为我国长江以北最大的石墨烯浆料出产基地。试车典礼得到石墨烯诺贝尔物理学奖取得者安德烈盖姆教授等国际石墨烯范畴的闻名专家教授莅临指导并予以好评。现在公司进入正常运营状况，成为青岛区域大型国企的重要石墨烯质料直销商。公司正经过工艺优化将完成年产5000吨石墨烯浆料的产能。公司该出产线选用自主开发的石墨烯物理出产工艺，在国际国内职业具有独特性和抢先性，克服了因化学出产工艺而带来的环境污染和安全隐患。一起公司还活跃进行石墨烯下流使用产品研制，2016年10月份注册的青岛小安净化公司，首要进行石墨烯除菌除味剂及水净化设备出产。 2、青岛德安新碳复合材料有限公司项目。2016年9月，青岛德安新碳复合材料有限公司正式建立，2017年上半年开端投产。该项目是由莱西市政府、德通纳米、安德烈盖姆教授一起建立的一家从事新式石墨烯复合材料出产的科技型公司，公司注册本钱7000万元，总出资3亿元。引入石墨烯诺贝尔物理学奖取得者安德烈盖姆教授，将其团队开发的石墨烯复合材料技能与萧小月博士团队开发的出产工艺相结合，致力于石墨烯工程塑料、石墨烯纳米复合材料及其设备的规划、开发、出产及商业化使用。 3、青岛华高墨烯科技有限公司300吨氧化法石墨烯出产项目。首要从事石墨烯研制出产和石墨烯防弹材料、石墨烯导热膜的使用出产，现处于建造阶段。 二、开展时机 工业和信息化部、开展变革委、科技部于15年11月30号联合下发了《关于加速石墨烯工业立异开展的若干意见》(工信部联原〔2015〕435号)，提出要把石墨烯工业打形成先导工业，到2020年，构成完善的石墨烯工业系统。石墨烯新材料项目也现已列入青岛市“十三五”规划十大科技立异中心，青岛市2016年政府工作报告指出要点推动莱西石墨烯工业基地建造。在国家政策的大力支撑下，包含新材料“十三五”规划在内的多个石墨烯工业支撑政策或连续出台，石墨烯职业未来将有巨大的成长性出资时机。 (一)工业优势。莱西市石墨资源丰厚，具有总储量1.2亿吨，约占全国已探明含量的22%石墨储量，资源和质量国内绝无仅有。石墨烯技能与丰厚的石墨矿资源相结合，将进一步推动石墨矿这一传统工业向绿色无污染的高新技能工业转化和晋级。其间，德通公司活跃开展与青岛双星轮胎、山东奥冠新动力科技、国轩高科动力动力(莱西)，青岛海信等下流使用厂商的工业链建造，致力于推动石墨烯下流产品的规模化使用，特别是针对电子产品和汽车轮胎产品对热办理技能的巨大商场需求，开发石墨烯高导热工程塑料。一起活跃推动高质量电池电极导电剂、海洋工程重防腐涂料和电磁屏蔽涂料的使用，力求完成石墨烯工业化演示的重要打破。 (二)工业开展规划。依照“整合、同享、完善、进步”的基本思路，莱西市规划建造石墨及碳材料专业技能公共效劳途径和石墨工业专业孵化器——石墨新材料创业中心，配套日子中心、专家公寓，面向一切的石墨新材料、石墨烯厂商供给效劳。中心估计总出资3亿元，占地90亩，建筑面积45000平方米，到2017年末竣工。创业中心首要依托高新技能人才兴办高新技能厂商，建立一个集石墨工业孵化、石墨新材料研制、效果展现买卖、石墨烯及锂电池负极材料出产供应的科技立异途径，一起为创业者供给工作、试验室和出产车间，供给从孵化到规模化出产的完好科技立异效劳。中心选用政府担保，厂商融资的方法，经过系统性调研项目可行性及开展前景，协助厂商向社会资金寻求协作，政府与厂商共担风险，在向厂商供给担保的一起协助社会资金监督厂商运转，打造项目引入——孵化——中试——量产的跨越式招商立异形式。现在，中心已开工面积1万平方米，并成功落户投产青岛德通千吨级石墨烯出产线;引入诺贝尔物理奖取得者安德烈。海姆教授及国家“千人方案”专家、泰山工业领军人才7人。 (三)工业开展政策。莱西市石墨新材料工业集聚区将以建造“国家级的‘碳谷’工业演示基地”和“国际一流的石墨烯新材料出产基地”为政策，分三步开展：第一是吸纳代表国际顶尖技能的石墨烯出产厂商;第二是集聚以石墨烯为原材料的高新技能厂商，构成国际级新材料工业链;第三是建造国家级甚至国际级石墨烯碳材料检测中心、石墨烯碳材料研制基地、石墨烯碳材料标准拟定单位。到2018年末，石墨工业逐渐完成晋级换代，全面完成产品结构由初级产品向深加工及制品改变，进一步进步职业出产会集度，要点培养10-20家石墨烯产品及下流制品系列开发的大型厂商，加速建立石墨资源节省与战略性储藏、石墨新材料缘合性出产及职业办理的科学系统。到2018年，完成工业总产值100亿元;到2023年，完成工业总产值500亿元。 三、石墨烯工业税收奉献状况(以莱西市为例) (一)挂号状况。 从挂号户数来看，2014—2016年度从事石墨烯职业的上下流厂商，户数逐年添加，非正常户数量相对安稳。 石墨烯职业挂号户数状况表(二)职业收入及税负改变状况。2014—2016年度，莱西市石墨烯职业收入呈上升态势，交税数额由4368万元增至8158万元，年均增幅为36.67%，实践税负率由4.10%升至4.81%.往后跟着工业晋级脚步的加速、招商环境的优化和政策扶持力度的加强，都为石墨烯工业税源添加发明了有利条件。2017年1-6月完成悉数经营收入68259万元，缴交税款3825万元。其间，国税2646万元，地税1179万元。 石墨烯职业收入及税负状况表 单位：万元四、工业开展中存在问题 (一)当地政策扶持亟需加强。尽管我国已出台相关的新材料开展拔擢政策，但至今没有专门针对石墨烯工业的专项扶持政策，比较发达国家，在引入海表里石墨烯工业顶级项目、人才方面短少招引力和优势。 (二)大型试验仪器短少。现在，石墨烯下流使用产品的开发需求置办大型试验仪器。这些仪器不只置办和保护的费用贵重，操作和办理上也需求有专业人员担任，假如由各个厂商和研制安排自行处理，一方面在资金上存在较大困难，另一方面也会形成重复建造和资源糟蹋。 (三)短少公共的研制、技能转化与信息交流途径。中小厂商因资金实力短少，然后短少高水平的技能研制途径，约束了技能的晋级;科研安排的原创性基础研讨也往往短少技能转化团队而无法转化为老练的使用技能;有出资需求和转型的厂商与各个研制安排及相关石墨烯厂商往往短少有用的交流途径，难以建立直接的联络。 五、主张与办法 (一)活跃推动工业晋级。一是引导现有厂商由粗豪式质料加工向工艺老练的传统石墨制品工业搬运，一起充分利用石墨资源品牌优势，引导国内新式厂商向我市集合，创立石墨烯出产基地，完成我市石墨烯工业的第一次晋级。二是加强与国表里科研院所的技能协作，进行系统研讨，断定我市石墨烯下流产品的开发方向，逐渐完成向高科技高附加值工业产品改变，完成我市石墨烯工业的第2次晋级。 (二)加大政府引导力度。一是科学规划，拟定相关的优惠政策和工业政策，招引优质本钱、优质人力资源等向石墨烯工业会集，引导石墨烯工业良性开展。二是主张建立市石墨烯工业开展基金，首要用于对石墨烯加工技能投标和石墨烯加工技能打破性开展的奖赏，以调集各科研安排研制的活跃性，赶快处理石墨烯加工的技能瓶颈，一起引导相关厂商从事技能开发。三是活跃与上级部门和谐，争夺将我市石墨深加工列入要点攻关项目方案，归入工业引导资金项目规模。在石墨烯的金融扶持方面，宁波市的现有做法值得学习。宁波市政府每年拿出3000万的资金用于补助厂商除员工工资外的工业化研制、设备、材料、分析测验等费用，支撑大约6～9家研制单位从事石墨烯下流产品开发，招引了包含宁波市在内的多家新材料厂商。 (三)培养区域品牌。建立品牌意识，支撑高质量、高技能含量产品开展，加强商场监管，进步厂商诚信度。安排厂商参与国表里专业展会、洽谈会以及大型促销等活动，并经过网络、报刊、电视等媒体，加大宣扬力度，进步知名度，打造厂商知名品牌，培养莱西区域品牌。依照“区域化、使用化、差异化”的政策，致力于打造“石墨烯+”工业集群，助推我市新材料、新动力和电子信息等战略性新式工业快速兴起。

现在，石墨烯的功用化研讨才刚刚开始，从功用化的办法来看，首要分为共价键功用化和非共价键功用化两种。本文将要点介绍石墨烯功用化的首要展开及其相关使用，并对往后的研讨方向进行了展望。 石墨烯的共价键功用化 石墨烯的共价键功用化是现在研讨最为广泛的功用化办法。虽然石墨烯的主体部分由安稳的六元环构成，但其边缘及缺陷部位具有较高的反响活性，可以经过化学氧化的办法制备石墨烯氧化物((Grapheneoxide)。因为石墨烯氧化物中含有很多的羧基、羟基和环氧键等活性基团，可以使用多种化学反响对石墨烯进行共价键功用化。 石墨烯的有机小分子功用化 石墨烯氧化物及其功用化衍生物具有较好的溶解性，但因为含氧官能团的引进，损坏了石墨烯的大π共扼结构，使其导电性及其他功用显着下降。 2006年，Stankovich等使用有机小分子完成了石墨烯的共价键功用化，他们首要制备了氧化石墨，然后使用异酸酷与氧化石墨上的按基和轻基反响，制备了一系列异酸酷功用化的石墨烯(图1)。图1 异酸酯功用化石墨烯的结构示意图 该功用化石墨烯可以在N,N-二甲基甲酞胺(DMF)等多种极性非质子溶剂中完成均匀涣散，并可以长期坚持安稳。该办法进程简略，条件温文(室温)，功用化程度高，为石墨烯的进一步加土和使用供给了新的思路。 石墨烯的聚合物功用化 选用不同的有机小分子对石墨烯进行功用化，可以取得具有水溶性或有机可溶的石墨烯。在此根底上，Ye等选用共聚的办法制备了两亲性聚合物功用化的石墨烯。如图2所示，他们首要选用化学氧化和超声剥离的手法，制备了石墨烯氧化物，然后用复原，取得了结构相对完好的石墨烯，接下来，在自由基引发剂过氧化二甲酞(BPO)效果下，选用乙烯和酞胺与石墨烯进行化学共聚，取得了聚乙烯-聚酞胺(PS-PAM)嵌段共聚物改性的石墨烯。图2 乙烯-丙稀酰胺共聚物功用化石墨烯的制备 因为聚乙烯和聚酞胺分别在非极性溶剂和极性溶剂中具有较好的溶解性，使得该石墨烯既能溶解于水，也能溶解十二。该办法进一步改进了石墨烯的溶解性，而且，PS-PAM功用化的石墨烯作为添加物，可以在多种聚合物中均匀涣散，使其在聚合物复合材料等范畴有很好的使用远景。 根据共价键功用化的石墨烯杂化材料 石墨烯的共价键功用化不只可以进步石墨烯的溶解性，还可以经过化学交联引进新的官能团，取得具有特殊功用的新式杂化材料。Chen等研讨了强吸光基团卟啉对石墨烯的共价键功用化，卟啉是广泛使用的电子给体材料，而石墨烯是优异的电子受体，经过带基的四基卟啉(TPP)与石墨烯氧化物缩合，初次取得了具有分子内给体-受体(Donor-Acceptox)结构的卟啉-石墨烯杂化材料(图3)。图3 卟啉-石墨烯(给体-受体)杂化材料示意图 检测结果表明，石墨烯与卟啉之间发生了显着的电子及能量转移，该杂化材料具有优异的非线性光学性质。他们还研讨了C60共价键功用化的石墨烯杂化材料，相同使其非线性光学性质大幅度进步。 石墨烯的非共价键功用化 除了共价键功用化外，还可以用π-π相互效果、离子键以及氢键等非共价键效果，使润饰分子对石墨烯进行表面功用化，构成安稳的涣散系统。 石墨烯的兀键功用化 在选用化学氧化办法制备石墨烯的进程中，一般是先制备石墨烯氧化物，然后经过化学复原或高温焙烧来取得石墨烯材料。石墨烯氧化物在水中具有较好的溶解性，但其复原产品简略发生集合，而且很难再次涣散。图4 PmPV非共价键功用化的石墨烯带 聚类高分子PmPV具有大π共扼结构，Dai等使用PmPV与石墨烯之间的π-π相互效果，制备了PmPV非共价键功用化的石墨烯带。他们将胀大石墨涣散到PmPV的二溶液中，然后在超声波效果下取得了PmPV润饰的石墨烯纳米带，在有机溶剂中具有杰出的涣散性(图4)。 石墨烯的离子键功用化 离子相互效果是另一类常用的非共价键功用化办法。Penicaud等经过离子键功用化制备了可溶于有机溶剂的石墨烯。他们选用老练的办法制备了碱金属(钾盐)石墨层间化合物，然后在溶剂中剥离取得了可溶于N-甲基毗咯烷酮(NMP)的功用化石墨烯。图5石墨烯的离子键功用化 该办法不需要添加表面活性剂及其它涣散剂，使用了钾离子与石墨烯上按基负离子之间的相互效果，使石墨烯可以安稳地涣散到极性溶剂中(图5)。 石墨烯的氢键功用化 氢键是一种较强的非共价键，因为石墨烯氧化物的表面具有很多的羧基和羟基等极性基团，简略与其它物质发生氢键相互效果，因而，可以使用氢键对石墨烯氧化物进行功用化。 表1不同PH值下石墨烯氧化物与阿霉素中可构成氢键的基团石墨烯的氢键功用化不只可以用于进步石墨烯的溶解性，还能使用氢键完成有机分子在石墨烯上的负载。Chen等使用氢键效果将抗肿瘤药物阿霉素负载到石墨烯上。他们系统研讨了该系统的氢键品种及构成办法，因为阿霉素中含有羧基和羟基等基团，与石墨烯氧化物的羧基和羟基之间会构成多种氢键，如表1所示，跟着PH值的改动，氢键的品种也会发生变化。 功用化石墨烯的相关使用 经过对石墨烯进行功用化，不只可以进步其溶解性，而且可以赋子石墨烯新的性质，使其在聚合物复合材料，光电功用材料与器材以及生物医药等范畴有很好的使用远景。 聚合物复合材料图6石墨烯聚介物复介材料的光驱动性质 根据石墨烯的聚合物复合材料是石墨烯迈向实践使用的一个重要方向。因为石墨烯具有优异的功用和低价的本钱，而且，功用化今后的石墨烯可以选用溶液加土等惯例办法进行处理，十分适用于开发高功用聚合物复合材料。Ruoff等首要制备了石墨烯-聚乙烯导电复合材料，引起了极大的重视。他们先将基异酸酷功用化的石墨烯均匀地涣散到聚乙烯基体中，然后用二甲阱进行复原，成功地康复了石墨烯的本征导电性，其导电临界含量仅为0.1%。 光电功用材料与器材 新式光电功用材料与器材的开发对电子、信息及通讯等范畴的展开有极大的促进效果。其间，非线性光学材料在图画处理、光开关、光学存储及人员和器材维护等许多范畴有重要的使用远景。好的非线性光学材料一般具有大的偶极矩和二系统等特色，而石墨烯的结构特征正好契合这些要求。图7根据功用化石墨烯的有机光伏器材 Chen等研讨了具有溶液可处理性的功用化石墨烯(SPFGraphene)在通明电极和有机光伏等器材中的使用。根据石墨烯的柔性通明导电薄膜在80%的透光率下，其方块电阻为~102Ω/square，可望在通明电极及光电器材等方面取得广泛的使用;他们还规划并制备了以SPFGraphene作为电子受体，具有体相异质结结构的有机光伏器材，其在空气条件下的光电转化功率可达1.4%(图7)。 生物医药使用 因为石墨烯具有单原子层结构，其比表面积很大，十分合适用作药物体。Dai等首要制备了具有生物相容性的聚乙二醇功用化的石墨烯，使石墨烯具有很好的水溶性，而且可以在血浆等生理环境下坚持安稳涣散;然后使用π-π相互效果初次成功地将抗肿瘤药物喜树碱衍生物((SN38)负载到石墨烯上，敞开了石墨烯在生物医药方面的使用研讨。 结语及展望 如上所述，在短短的几年内，关于石墨烯功用化及其相关使用研讨现已取得了很大的展开。但要真实完成石墨烯的可控功用化及产业化使用，还面对很多的问题和应战。共价键润饰的长处是在添加石墨烯的可加土性的一起，为石墨烯带来新的功用，其缺陷是会部分损坏石墨烯的本征结构，并会改动其物理化学性质;非共价键功用化的长处是土艺简略，条件温文，一起能坚持石墨烯自身的结构与性质，其缺陷是在石墨烯中引进了其他组分(如表面活性剂等)。 经过在石墨烯功用化范畴展开愈加广泛深化的研讨，除了使人们对这一新式二维纳米材料的本征结构和性质取得愈加全面深入的了解外，必将发生一系根据石墨烯的功用愈加优胜的新式材料，从而为完成石墨烯的实践使用奠定科学和技能根底。

石墨烯加热发射的8-15微米远红外波，能有激活身体细胞核酸蛋白质等生物分子等功能，起到改善血液循环、改善关节疼痛、调节自律神经、提高免疫功能、消炎功能、增强生物体的新陈代谢以及护肤美容、改善体内微循环的作用! 人们知道，2010年的诺贝尔物理奖颁发给了在英国曼彻斯特大学的两位科学家—安得列·盖姆 (Andre Geim) 和 康斯坦丁·诺沃肖罗夫( KonstantinNovoselov), 表彰他们对石墨烯 (Graphene)研究的卓越贡献。作为碳组成的一种结构,石墨烯是一种全新的材料,它不单是其厚度达到前所未有的薄 (是人们发现的第一种由单层原子构成的材料)，而且其强度非常高(其碳原子结构非常稳定)。同时，它也具世界上最小的电阻率，导电性是铜的一百万倍。在导热方面，更是超越了目前已知的其它所有材料。石墨烯近乎完全透明并柔软，但其原子排列之紧密，连具有最小分子结构的氦都无法穿透它，现已被称为是21世纪最为颠覆的材料。近年来，石墨烯及其衍生物广泛在生物医学，包括生物元件，生物检测，疾病诊断，肿瘤治疗，生物成象和药物输送系统等的应用前景，使其成为纳米生物医学领域的研究热点。石墨烯还具有诸多引人瞩目的光学属性，近年来IBM的研究人员已发现，石墨烯能吸收和辐射高达40%的远红外线。       人体也是一个天然的红外线辐射源，其辐射频带很宽，无论肤色如何，活体皮肤的发射率为98%，其中3-50微米波段的远红外线的辐射约占人体辐射量的46%。人体同时又是良好的远红外线吸收体，其吸收波段以3-15微米为主，刚好是在远红外线的作用波段。人体远红外线的吸收机制是通过人体组织的细胞分子中的碳-碳键，碳-氢键，氧-氢键等的伸缩振动，其谐振波大部分在3-15微米，和远红外线的波长和振幅相同，引起共振共鸣。石墨烯加热发射的8-15微米远红外波，能有激活身体细胞核酸蛋白质等生物分子等功能，起到改善血液循环、改善关节疼痛、调节自律神经、提高免疫功能、消炎功能、增强生物体的新陈代谢以及护肤美容、改善体内微循环的作用!目前，以石墨烯为代表的新材料， 已被中国列为“十三五”战略规划发展重点。

传统形象里石墨烯只能来源于石墨矿物质，现如今有一种新办法推翻传统，我国专家使用从玉米芯中提取等物质后剩下的纤维素为质料制备了生物质石墨烯材料，一起还完结了批量出产，已创超亿元产量。近来，由黑龙江大学和济南圣泉集团股份有限公司联合完结的“生物质石墨烯材料绿色宏量制备工艺”项目经过专家组判定，判定效果以为该项目在国际上创始从生物质中提取制备石墨烯材料的技能途径，办法绿色环保、成本低，生物质石墨烯材料质量高、导电性优异。 惯例石墨烯材料出产主要有三种办法，一种是对石墨进行剥离，第二种是对天然气、等进行化学气相堆积，第三种是氧化石墨还原法。以上办法存在出产周期长、环境污染严峻以及产能受限等问题。付宏刚教授带领的黑龙江大学功用无机材料化学实验室是教育部要点实验室，他们别出心裁使用玉米芯里纤维素进行化学重组，然后组成生物质石墨烯材料。该团队经过“基团配位拼装析碳法”完结了生物质石墨烯材料的宏量制备，一起还在研制使用玉米秸秆制备石墨烯的制备工艺。在2014年建立了国际上首条年产20吨的生物质石墨烯材料宏量制备出产线，并在2016年扩产至年产100吨。创始将生物质石墨烯材料应用于多种纤维复合并成功完结均匀涣散，初次完结了生物质石墨烯材料的效果转化和石墨烯纤维制品的商业化。在我国，生物质中仅玉米芯的年产量就高达1亿吨，大部分集中于东北三省、山东省、河北省，年产100吨生物质石墨烯材料所支撑的产品线可带来产量3—5亿元。

随着便携式电子设备和电动汽车等产业的快速发展，人们对高能量密度电池的需求日益迫切，然而在传统锂离子电池中，正极材料因“插层式”的储锂机制导致其容量普遍较低，无法满足快速增长的市场需求。因此，新型高能量密度二次电池的探索和研发成为了储能领域的研究热点，锂硫电池就是其中之一。 一、锂硫电池简介 锂硫电池的工作原理基于硫和Li+可以发生可逆的氧化还原反应，两者之间的电化学反应式如下：基于该反应的硫正极的理论比容量高达1675mAh/g，是传统锂离子电池正极材料的10倍，同时硫储量丰富、成本低，因此锂硫电池受到了广泛关注，然而硫及多硫化物本身性质的缺陷，使得锂硫电池仍存在很多问题。 首先，硫是绝缘体，导电性差，给电荷传递过程带来困难;其次，多硫化锂可以溶解在电解质中，易迁移到金属锂一侧被还原成不溶性Li2S沉积在金属锂电极表面发生“shuttleeffet”现象;再次，可溶性多硫化锂被完全还原成不溶性硫化物时，会阻碍电子和离子的有效传输;最后，单质硫转化为不溶性硫化物后，由于两种物质密度的差异，会造成体积效应，降低电极稳定性。因此，锂硫电池存在实际容量低、循环性能差和信率性能不佳等缺点。 二、石墨烯在锂硫电池中的应用 针对上述问题，为了获得高性能的锂硫电池，研究者对硫正极进行了多种手段的复合与改性研究，设计并制备了一系列具有新颖结构和优异性能的复合硫正极材料。其中，碳材料因其导电性高、结构丰富、比表面积大等优势而得到了广泛应用，而石墨烯这一新型碳材料在提升锂硫电池性能方面有优异表现。 石墨烯是优异的电子导体，同时具有机械强度高、比表面积大等优点，同时化学改性的石墨烯及石墨烯衍生物具有一系列能为负载提供诸多活性位点的表面官能团，因此石墨烯在复合硫正极材料中得到了广泛的应用。 一方面，石墨烯被用作硫正极的导电载体，弥补硫导电性差的缺陷;另一方面，通过合理的结构设计与表面改性，石墨烯还能够抑制多硫化物的溶解。此外，在最近的研究中，科学家还发现通过石墨烯功能涂层的设计，能够减缓多硫化物在正负极之间的穿梭，抑制“shuttleeffet”现象。 1、石墨烯/硫复合正极材料研究进展 石墨烯极高的电导率可以弥补硫颗粒导电性差的问题，因此石墨烯材料多被设计成负载硫单质的导电基体或者导电网络，比如石墨烯泡沫结构可实现石墨烯与硫在纳米尺度的均匀复合，能够为硫提供快速与高效的电子传输通道，同时纳米孔还能够有效束缚多硫化物。 常规条件下获得的三维石墨烯尽管结构丰富，但极为蓬松，表观密度很低，导致硫负载后复合电极材料体积能量密度严重不足，为此，中科院沈阳金属所成会明院士利用CVD方法在泡沫镍上获得三维多孔石墨烯泡沫。图1 (a)柔性石墨烯/硫复合材料的制备流程;(b、c、d、e)石墨烯/硫复合电极材料照片及柔性展示 该方法不仅能够负载高比例的硫，而且硫的含量能够在3.3~10.1mg/cm2范围内进行调控，特别是负载量为10.1mg/cm2的电极，能够获得极高的比面积容量(13.4mAh/cm2)。 另外，考虑到石墨烯独特的二维片状纳米结构，采用以石墨烯纳米片作为包裹材料，构筑具有“核壳”结构的复合电极材料也是固定多硫化物，缓解其溶解的重要方式。先在碳纳米纤维表面均匀负载上硫，再使用石墨烯包覆在硫表面是一种很有效的方法。图2 具有同轴结构石墨烯/S/碳纳米纤维复合电极制备图 2、石墨烯功能涂层在锂硫电池中的应用 为提高锂硫电池的循环稳定性,除了对硫正极材料的组成与结构进行调控以抑制多硫化物的溶解，通过极片结构的设计来减弱“shuttleeffect”也是一条重要途径。例如，在硫正极和隔膜间添加一层缓冲层能够极大的提高锂硫电池的寿命。图3 石墨烯隔膜涂层有效阻挡多硫化物迁移示意图 石墨烯/硫/石墨烯-隔膜的创新极片结构设计，一方面将集流体由传统的Al箔改为石墨烯;另一方面对隔膜进行改性，改变了原有隔膜与硫正极直接接触的方式，在隔膜表面涂布一层石墨烯材料。 采用传统的极片结构，在循环过程中多硫化物溶解在电解液后，会穿过隔膜进入金属Li一侧，而在这一新颖结构中，存在于隔膜与正极材料之间的石墨烯层能够有效阻止多硫化物的迁移。另外，由于石墨烯材料优异的力学性能，石墨烯改性隔膜能够有效缓解硫正极在充放电过程中的体积变化，保持极片结构的完整性。 综述： 电化学储能在当今人们的生产生活中占有重要地位，无论是可再生能源的大量存储还是便携式设备的高密度存储，对电化学储能器件和材料的成本、储能密度、稳定性等指标都提出了较高的要求。 锂硫电池由于其理论比容量、比能量高，原料价廉易得，在未来电化学储能领域中将极具竞争力，如果通过石墨烯的应用能够改善锂硫电池实际容量低、循环性能差和信率性能不佳等缺点，在不远的将来，锂硫电池的表现可能会给我们带来更多惊喜。

1. TiC14氢氧火焰水解法    该法与气相法出产白炭黑的原理相似，是将TiC14气体导人氢氧火焰中（700一1000℃）进行气相水解，其化学反响式：    TiC14氢氧火焰水解法最早由德国迪高沙(Degussa )公司开发成功，并出产出纳米超细钛粉体的闻名牌号之一。此外，还有美国的卡博特公司和日本的Aerosil公司等选用这种办法出产超细钛粉体。选用这种工艺制备的粉体一般是锐钛型和金红石型的混合型，产品纯度高（99.5％）、粒径小（21 nm）、表面积大、涣散性好、聚会程度较小，首要用于电子材料、催化剂和功用陶瓷等。这种制备工艺现已老练，近二十多年来已很少有这方面的专利申请。该工艺的特点是进程较短，自动化程度高。但因其进程温度较高，腐蚀严峻，设备质料要求较严，对工艺参数操控要求准确，因而产品成本较高，一般供应商难以承受。    2. TiCl4气相氧化法    这种办法与氯化法制作普通金红石型的原理相相似，仅仅工艺操控条件愈加杂乱和准确，其根本化学反响式：    施利毅、李春忠等使用N2带着TiC14蒸气，经预热到435℃后经套管喷嘴的内管进人高温管式反响器，O2经预热到870℃后经套管喷嘴的外管也进人反响器，TiC14和O2在900-1400℃下反响，反响生成的纳米TiO2微粒经粒子捕集体系，完成气固别离。这种工艺现在还处于实验室小试阶段，该工艺的关键是要处理喷嘴和反响器的结构设计及钛粒子遇冷壁结疤的问题。这种工艺的长处是自动化程度高，能够制备出优质的粉体。    3.钛醇盐气相水解法    该工艺最早是由美国麻省理工学院开发成功的，能够用来出产单涣散的球形纳米钛，其化学反响式： [next]     日本曹达公司和出光兴产公司使用氮气、氦气或空气作为载气，将钛醇盐蒸气和水蒸气别离导入反响器的反响区，进行瞬间混合和快速水解反响；经过改动反响区内各种蒸气的停留时间、摩尔比、流速、浓度以及反响温度来调理纳米钛的粒径和粒子形状。这种制备工艺能够获得均匀原始粒径为10-150nm,比表面积为50-300m2/g的非晶型纳米钛。这种工艺的特点是操作温度低、能耗小，对采制要求不是很高，而且能够接连化出产。    4.钛醇盐气相分化法    该工艺以钛醇盐为质料，将其加热气化，用氮气、氦气或氧气作为载气将钛醇盐蒸气经预热后导入热分化炉，进行热分化反响。以钛酸丁酯为例：    日本出光兴产公司使用钛醇盐气相分化法出产球形非晶型纳米钛，这种纳米钛能够用做吸附剂、光催化剂、催化剂载体和化妆品等。据称，为进步分化反响速率，载气中最好含有水蒸气，分化温度以250-350℃为适宜，钛醇盐蒸气在热分化炉的停留时间为0.1-l0s，其流速为10-1000mm/s，体积分数为0.1％-10％；为进步所生成纳米钛的耐候性，可向热分化炉一起导入易挥发的金属化物（如铝、错的醇盐）蒸气，使纳米钛粉体制备和无机表面处理一起进行。

纳米科技是20世纪80年代末期诞生并正在崛起的新科技。纳米微粒具有许多优良的特性，如量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应四大效应。现代许多工业领域，如精细化工、催化剂、高级磨料等,都需要粒度极细、分布均匀、高纯度的纳米粉体作原料，纳米技术也被公认为是21世纪最有前途的高新技术。 石英是储量丰富的非金属矿，莫氏硬度为7，具有强耐酸性，极好的电绝缘性。石英纳米粉是纳米材料的一种，通过对石英砂材料的纳米化，可以改善材料的性能，提高附加值。石英纳米粉的应用范围十分广泛，几乎包含所有原石英粉体的应用行业，在电子封装材料、高分子复合材料、塑料、涂料、橡胶、颜料、陶瓷、胶粘剂、玻璃钠、药物载体、化妆品及抗菌材料等领域，已经成为传统产品升级换代的新型材料。目前，获得纳米粉体的途径主要有两种，一种是物理或化学反应的方法，由化工原料经蒸发、冷凝、溶胶、气相沉淀、凝胶等过程制得。这类方法有纯度高、粒度细和粒径分布窄等优点，但是产量低、工艺复杂、耗能较大，无法直接利用天然原料。另一类是机械制备法，主要是机械破碎，包括高速冲击式磨机、气流磨、胶体磨、砂磨机等各种粉碎设备及作为配套设备的精细分级设备。 制备石英纳米粉最简便、又能大大降低生产成本的是通过机械法直接将石英砂材料粉碎纳米化。李世强等人采用高能球磨法制备石英纳米粉。实验证明，随着颗粒的细化，其粉碎难度也急剧增大。要想破碎至纳米级需要消耗巨大的能量。 由于石英硬度较大，研磨中要采用硬度更大的研磨介质。即使如此，研磨中也难以避免带来杂质污染。王尉和等人采用高温煅烧使适应破碎的原理结合球磨法制备石英纳米粉。降低了石英研磨难度，大大提高了磨矿效率，减少了磨矿中研磨介质对原料的污染及机械磨损，提高了产品的纯度。证明高温煅烧与高能球磨相结合是一种经济可行的高纯石英纳米粉制备方法。王瑛玮等人采用自行研制的离心强制循环超细粉碎设备, 制备出了纳米粒级超细石英粉体。在粉体细度方面的效果，效果明显优于行星式球磨机。  石英纳米粉是极具潜力的新材料，其大规模、低成本的制备及应用是当前行业研究的热点之一。12月12-13日，中国粉体网将在安徽省凤阳国际大酒店举办“2017石英砂精细加工及应用技术交流会”，200多位专家、学者、企业家将一同探讨关于石英砂提纯、精细加工技术等问题。大会热诚欢迎国内石英砂业界企业代表、技术人员积极参会。