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石墨烯粉体采用改性剂进行表面处理的方法及效果
发布日期：
2022-01-11
石墨烯结构是蜂窝层结构，同时表面性质惯性较强。一种超疏水/油的超细粉末，很难分散在水和有机溶剂中。同时极性强，容易受到范德尔发力的影响，因此会出现团聚现象。为了提高石墨烯粉体在水/有机溶剂中的分散性，在制备石墨烯粉体的过程中，须使用粉末改性剂对石墨烯表面进行改造。
石墨烯结构是蜂窝层结构，同时表面性质惯性较强。一种超疏水/油的超细粉末，很难分散在水和有机溶剂中。同时极性强，容易受到范德尔发力的影响，因此会出现团聚现象。为了提高石墨烯粉体在水/有机溶剂中的分散性，在制备石墨烯粉体的过程中，须使用粉末改性剂对石墨烯表面进行改造。
石墨烯粉体表面改性方法
石墨烯粉体改性方法主要分分为物理改性方法和化学法。两种表面改性方法都有相应的优缺点。
1、物理改造法是指添加粉末改性剂，添加相应的机械力，打开石墨烯骨架，然后将粉末改性剂吸附在石墨烯表面，形成稳定的保护层，减少石墨烯颗粒之间的作用力，达到均匀分散的效果。此方法更多应用于石墨烯原粉研磨中使用。
2、化学法表面改性，用化学方法修改石墨烯比物理修改方法更常见，效果更稳定，化学修改方法一般分为共价键修改和非共价键修改两种。
(1)修改共享连接
化学法共价键变形是功能化基团与氧化石墨烯表面的“氧基团”进行“缝合”，利用该基团与其他分子之间的化学反应，在石墨烯表面进行共价键功能化，达到改造的效果。
(2)修改非共享关联
用非共价键连接方法使石墨烯表面功能化，可以通过超分子作用(如氘相互作用、离子键、氢键)修饰，提高分散性。但是引进了生物高分子、表面活性剂、离子液体、纳米粒子等其他成分，效果不够稳定。
除物理法和化学法表面改性外，电子性能改性法、降低性能、发挥石墨烯粉体的优异性能，广泛应用于纳米电极、电容器、生物传感器、药物输送、太阳能电池、储氢、晶体管、聚合物纳米复合材料等领域。
石墨烯粉体的制造方法主要可以分为“自上而下”和“自下而上”。“自上而下”方法以石墨为原料，通过剥离石墨层的方法准备，如机械剥离法、氧化还原法和液相剥离法。“自下而上”的方法是通过碳原子的重排合成石墨烯。目前，比较主流的制备方法有氧化还原、化学气相沉积、液相剥离和外延生长。
根据制备方法的不同，得到的石墨烯粉体在质量和成本上有很大差异，相应产品的应用领域也有差异。
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