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多孔石墨烯的制備及應用

石墨烯是由單層sp2雜化碳原子呈六邊形排列的而組成的一種二維碳材料，具有較大的理論比表面積、較高的本征載流子遷移率、較高的導熱系數、室溫下超高的電導率等優點。由于其獨特的結構和性質，石墨烯已逐漸成為吸引力的應用材料之一。 石墨烯同時也存在著不足之處，如在數字電子領域，由于石墨烯的電子之間缺乏帶隙，一旦數據傳送之后便很難停止。解決辦法是通過在石墨烯表面打孔形成帶隙或者整合二維石墨烯構建具有特定三維結構的石墨烯，形成多孔結構。 多孔石墨烯的制備方法 模板法 模板法根據模板的組成及特性不同又可分為硬模板法和軟模板法兩種。 硬模板法 通過硬模板法制備多孔石墨烯材料主要涉及以下四個方面：（1）制備硬模板；（2）對模板表面進行功能化/改性，以獲得適宜的表面性能；（3）通過各種方法將石墨烯或其衍生物，如氧化石墨烯涂覆在模板上；（4）選擇性去除模板。 硬模板法也存在許多缺點，如產率相對不高，無法實現高產，采用多步合成工藝時限制較大，模板移除時結構堅固性不足等。 軟模板法 軟模板法是碳前驅體與軟模板之間相互作用進行的自組裝反應，經過高溫碳化、聚合得到多孔石墨烯，其孔結構主要取決于合成條件，如反應物比例、溶劑類型和反應溫度等，該方法可直接用于合成介孔或大孔石墨烯材料。 相比于硬模板，軟模板本質上是在分子層面的合成，利用化學鍵或親/疏水作用力相互作用的同時構造多孔結構，在軟模板法制備多孔石墨烯材料的過程中，起重要作用的是模板與表面活性劑之間的化學反應。 無模板法 無模板法包括刻蝕法、溶劑熱法和化學氣相沉積法。 刻蝕法 刻蝕法是利用刻蝕劑與石墨烯之間發生化學反應，使石墨烯表面的碳原子被反應刻蝕以后留下孔結構的一種方法。該方法對于材料的刻蝕具有明顯的選擇性，即刻蝕結束立刻停止，不會損壞其余層面的材料。 溶劑熱法 溶劑熱法是在特定的高壓反應釜中，利用水或有機溶劑作為反應體系，將其加熱至臨界溫度，在高壓反應體系中進行材料合成的一種方法，該方法極大地減少了環境污染，并且制備得到的多孔石墨烯材料具有孔徑可控的優勢。 化學氣相沉積法 化學氣相沉積法制備多孔石墨烯材料的主要過程是將甲烷、乙炔等含碳氣體，再使氣態碳源沉積到固態體基體表面，制備得到石墨烯，然后在保護氣體中逐漸升溫，獲得多孔石墨烯材料的一種方法。該方法操作簡單、可大規模生產，且制得的多孔石墨烯材料結構完整，具有優良的導電性能。 多孔石墨烯及其復合材料的應用 電極材料 以多孔石墨烯或復合材料為電極材料，其高度連通的結構大大促進了離子的快速輸運，從而使材料呈現出較高容量和功率特性。 環境吸附材料 多孔石墨烯具有豐富的孔道結構，由于制備方法的差異，表面含有較多的缺陷，能夠較容易引入不同功能團。多孔石墨烯及其復合材料在油/水分離、金屬離子吸附和染料分子去除等方面均有諸多應用。 分離領域 通過模型建立和計算機模擬發現，多孔石墨烯對氫氣（H2）、氮氣（N2）和硫化氫（H2S）等氣體分子具有較高的滲透性和選擇性，能夠有效分離H2/CH4、CO2/N2和H2S/CH4等混合氣體。 參考資料： 吳蓬勃、王成君等.多孔石墨烯制備及其納米復合材料的研究進展 曾旸等.多孔石墨烯材料的制備研究進展 史鵬、侯朝霞等.多孔石墨烯及其復合材料的研究進展

2019-05-22

石墨用途

1、作耐火材料：石墨及其制品具有耐高溫、高強度的性質，在冶金工業中主要用來制造石墨坩堝，在煉鋼中常用石墨作鋼錠之保護劑，冶金爐的內襯。 2．作導電材料：在電氣工業上用作制造電極、電刷、碳棒、碳管、水銀正流器的正極，石墨墊圈、電話零件，電視機顯像管的涂層等。 3．作耐磨潤滑材料：石墨在機械工業中常作為潤滑劑。潤滑油往往不能在高速、高溫、高壓的條件下使用，而石墨耐磨材料可以在200~2000 ℃溫度中在很高的滑動速度下，不用潤滑油工作。許多輸送腐蝕介質的設備，廣泛采用石墨材料制成活塞杯，密封圈和軸承，它們運轉時勿需加入潤滑油。石墨乳也是許多金屬加工(拔絲、拉管)時的良好的潤滑劑。 4．石墨具有良好的化學穩定性。經過特殊加工的石墨，具有耐腐蝕、導熱性好，滲透率低等特點，大量用于制作熱交換器，反應槽、凝縮器、燃燒塔、吸收塔、冷卻器、加熱器、過濾器、泵設備。廣泛應用于石油化工、濕法冶金、酸堿生產、合成纖維、造紙等工業部門，可節省大量的金屬材料。 5．作鑄造、翻砂、壓模及高溫冶金材料：由于石墨的熱膨脹系數小，而且能耐急冷急熱的變化，可作為玻璃器的鑄模，使用石墨后黑色金屬得到鑄件尺寸精確，表面光潔成品率高，不經加工或稍作加工可使用，因而節省了大量金屬。生產硬質合金等粉末冶金工藝，通常用石墨材料制成壓模和燒結用的瓷舟。單晶硅的晶體生長坩堝，區域精煉容器，支架夾具，感應加熱器等都是用高純石墨加工而成的。此外石墨還可作真空冶煉的石墨隔熱板和底座，高溫電阻爐爐管，棒、板、格棚等元件。 6、用于原子能工業和國防工業：石墨具有良好的中子減速劑用于原子反應堆中，鈾一石墨反應堆是目前應用較多的一種原子反應堆。作為動力用的原子能反應堆中的減速材料應當具有高熔點，穩定，耐腐蝕的性能，石墨完全可以滿足上述要求。作為原子反應堆用的石墨純度要求很高，雜質含量不應超過幾十個PPM 。特別是其中硼含量應少于0.5PPM 。在國防工業中還用石墨制造固體燃料火箭的噴嘴，導彈的鼻錐，宇宙航行設備的零件，隔熱材料和防射線材料。 7．石墨還能防止鍋爐結垢，有關單位試驗表明，在水中加入一定量的石墨粉(每噸水大約用4~5 克)能防止鍋爐表面結垢。此外石墨涂在橋梁、管道上可以防腐防銹。 8．石墨可作鉛筆芯、顏料、拋光劑。石墨經過特殊加工以后，可以制作各種特殊材料用于有關工業部門。 9．電極：石墨何以能取代銅做為電極

2022-05-18

烯連絲路、聚集使用、共贏未來——2019年我國世界石墨烯創新大會在西安隆重開幕

本屆大會由西安市人民和石墨烯工業技能立異戰略聯盟聯合主辦，西安市科學技能局、西安高新技能工業開發區辦理委員會、西安絲路石墨烯立異中心承辦。原國務院參事、動力局原局長 徐錠明，工信部原資料司副司長邢濤；陜西省委科技工委委員、科技廳副廳長 史高領，西安市政協、西安市工商聯 王歡暢，我國產學研協作促進會履行副會長/秘書長 王建華，西安市科技局黨組書記、局長李志軍，西安市高新區管委會副主任顧海文等領導到會本次大會。 　　開幕式上，石墨烯諾獎獲得者、英國曼徹斯特大學Andre Geim教授，希臘FORTH 的Costas Galiotis教授，美國加州大學洛杉磯分校段鑲鋒教授，常州第六元素資料科技股份有限公司董事長瞿研，納米馬來西亞公司的副總裁Murni Ali女士、中華聯合財產保險股份有限公司總經理助理王振宇先生相繼做了主題陳述，深度解析石墨烯前沿技能，一起探索石墨烯未來開展。 　　據悉，“世界石墨烯產品認證中心(IGCC) ”是由歐洲聞名石墨烯途徑組織Phantoms Foundation等相關安排建議建立的全球化的獨立第三方認證組織，該認證中心于2018年1月18日正式建立，總部設在德國，現在是全球石墨烯行業展開石墨烯原資料和使用產品自愿性認證服務的獨立第三方組織。而IGCC西安中心的建立，不僅為國內石墨烯認證供給了戰略支撐，并且在很大程度上調動了國內石墨烯工業開展積極性，一起也是響應一帶一路建造召喚的重要舉措，對于石墨烯的健康標準開展具有里程碑意義。 　　本屆大會設有石墨烯一帶一路世界協作圓桌會議，陜西省石墨烯立異開展效果暨“一帶一路”效果展，讓企業對接石墨烯技能和產品需求的商務會客室，集科普與市場推行于一身的石墨烯產品體會館，讓企業面向全球發布石墨烯產品的新產品發布會，以及全球石墨烯工業研究陳述發布典禮、山東省石墨烯制造業中心推介會、東旭光電石墨烯工業開展之路、上海石墨烯功能型途徑產品發布會暨項目征、要點新資料使用保險補償補助專場洽談會等多場特色活動，憑借多種不同形式的活動助力石墨烯工業開展。 　　其中，本屆大會特別建立了以聚力“一帶一路”中軸提升，助推陜西石墨烯騰達未來為主題的“陜西石墨烯工業立異效果暨一帶一路效果展”?！靶Ч埂睂閲砝飬叱霈F陜西立異團隊和高?？蒲性核目苿撔Ч?、陜西石墨烯工業化的老練產品，向全球顯示陜西“硬科技”工業開展的新生機新優勢。 　　自西安絲路石墨烯立異中心落地高新區以來，經過實施西安石墨烯立異“五個一”工程，先后建立了“我國世界石墨烯立異大會秘書處”、組建了“西安石墨烯工業開展專家委員會、建立了“西安石墨烯工業聯盟”、建造“石墨烯工業立異基地”、建議“西安絲路石墨烯工業投資基金”。環繞要點行業使用，中心建立了專業、權威的工業服務途徑，先后建立了醫療、修建、節能環保、汽車、融軍、紡織等工業使用研究院以及農業和電加熱兩個工業使用促進推行中心。經過這些專業的工業服務途徑，中心有力地推進了陜西石墨烯立異效果的不斷涌現及轉化，以石墨烯諾獎得主安德烈·海姆教授為代表的一大批國表里高端人才及其立異效果經過中心落地西安開展。一起中心也幫助企業打通了市場推行途徑，助力西安工業蝶變。 　　本屆大會特別建立100場“商務會客室”，會聚華為、海爾、陜汽、東方雨虹、塔塔鋼鐵等很多國表里500強企業，環繞物聯網、新動力、涂料、熱辦理、醫療健康、航空航天、節能環保等領域，與全球石墨烯工業化企業對接200+石墨烯技能立異需求，為使用企業帶來亟需的石墨烯相關技能和產品，助力其贏得戰略先機、促進工業轉型升級、完成新的工業增長點，一起也將為石墨烯企業拓展產品市場，把脈企業未來開展方向，推進石墨烯工業化進程，敞開全球石墨烯工業開展新時代。 　　全民參加，打造絲路石墨烯工業立異高地 　　2019年是打造西安硬科技品牌升級版的關鍵之年，作為硬科技大會的重要部分“2019我國世界石墨烯立異大會”的成功舉行，有助于西安構建石墨烯新資料工業立異生態鏈、促進西安展開世界科技溝通協作、有助于激發本土新資料等硬科技企業的立異生機。一起憑借大會的途徑，經過石墨烯新資料構建西安與“一帶一路”沿線的科技協作通道，打造優勢互補協作共贏的全球石墨烯工業開展一起體，助力西安打造“一帶一路”石墨烯工業使用立異之城和全球硬科技之都，有用支撐和引領經濟高質量開展，完成追逐逾越。

2019-10-30

石墨粉的分類有哪些

2022-10-19