Основни понятия и структура
Еднослоен графенов оксид може да се разбира като двуизмерен материал, получен чрез ексфолиране на графит, третиран със силни окислители. Той въвежда изобилие от кислородсъдържащи функционални групи (като хидроксилни, епоксидни и карбоксилни групи) върху въглеродната рамка на графена. Тези групи разрушават оригиналната конюгирана проводима структура, но придават изключителна хидрофилност, което позволява лесно диспергиране във вода или полярни разтворители, което улеснява последващата обработка и функционална модификация.
Основни характеристики и приложения
Характеристиките му са тясно свързани с приложенията, както следва:
1. Висока специфична повърхност и повърхностна активност
Характеристики: Слоеста структура му придава огромна специфична повърхност, а повърхността е богата на реактивни кислородсъдържащи функционални групи.
Приложение: Това е отличенелектроден материалсубстрат или добавка. В литиеви батерии или суперкондензатори, той може да осигури повече активни центрове, което е благоприятно за бърза адсорбция и транспорт на йони, като по този начин подобрява скоростта на работа и капацитета.
2. Отлична обработваемост на разтвора
Характеристики: Лесно се отлепва във вода или полярни разтворители, за да образува стабилна и равномерна дисперсия (т.е. дисперсия на графенов оксид дддххх).
Приложение: Може да се използва като изкуствено мастило за приготвяне на различни функционални тънки филми (като топлопроводими филми, гъвкави проводими покрития) или равномерно да се влива в други материали чрез мокри процеси.
3. Лесен за функционализиране и модифициране
Характеристика: Функционалните групи на повърхността могат да действат като дддххххдръжкидддххх за химични реакции, присаждайки други молекули или полимери чрез ковалентни или нековалентни връзки.
Приложение: Възможност за персонализиране, за да се придадат на материали специфични свойства, като например подобряване на съвместимостта с полимери, въвеждане на магнитни или оптични свойства, за високоефективни композитни материали, биосензори или лекарствени носители.
4. Може да се използва като прекурсор за получаване на графен
Характеристики: Чрез химическа редукция, термична редукция и други методи, кислородсъдържащите функционални групи могат да бъдат частично или напълно отстранени, проводимостта може да бъде възстановена и да се получи "редуциран графенов оксид".
Приложение: В момента това е един от основните начини за мащабно производство на графенови материали, а получените продукти се използват широко в области като проводими мастила, електромагнитно екраниране и антистатични покрития.
Методи за приготвяне, предимства и недостатъци
Основен метод на приготвяне: В момента най-често използваният метод е подобреният метод на Hummers и неговите производни методи, които третират графитни суровини с окислители като сярна киселина и калиев перманганат, след което ги получават чрез белене, почистване и сушене.
Основни предимства: добра обработваемост, по-ниска цена в сравнение с чист графен, лесен за модифициране и композитиране, стабилна дисперсия.
Основни недостатъци: Процесът на окисление въвежда голям брой дефекти, което води до значително по-ниска проводимост и механични свойства в сравнение с перфектния графен; Контролиране на консистенцията на продуктаncy, като размер на слоя и степен на окисление, е предизвикателство в индустрията.
Основни приложения на батериите
Приложението на този продукт в областта на батериите се отразява главно в следните три аспекта:
Ефективно зареждане и разреждане: Като електроден материал, неговата висока специфична повърхност и отлична проводимост могат да увеличат скоростта на предаване на литиеви йони и електрони.
Подобряване на производителността на батерията: Когато се използва като аноден или катоден материал за суперкондензатори, може да удължи живота на батерията и да подобри енергийната и мощностна плътност.
Електролитна добавка: Добавена под формата на нанокомпозити, тя може да подобри капацитета на батерията, цикличните характеристики и безопасността.
Многофункционални композитни материали: лесни за модифициране, могат да се комбинират с други материали и придават на композитите свойства като проводимост, топлопроводимост и армировка.
