碳纳米管与石墨烯制成的复合材料及应用

碳纳米管与石墨烯制成的复合材料及应用

前言：两者利用优良的各向异性，共同应用于复合材料表现出比单一材料更优异的性能. 

◆  石墨烯：

石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维材料，由于其具有优异的导电、导热、硬度等性能，成为现代的热门功能材料：

 具体应用方向

 1. 锂电池电极材料

 2. 导热性能（散热，户外运动）

 3. 超级电容器电解液添加剂

 4. 导电塑料

◆ 碳纳米管

碳纳米管是一种新型的碳素材料，由呈六边形排列的碳原子构成数层至数十层的同轴圆管，层与层之间保持固定的距离，约0.34nm，直径一般为2-20nm

具体应用方向

 1. 塑料改性

 2. 微型电路芯片

 3. 静电屏蔽

 4. 锂电池电极

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    主要有三种方法配置石墨烯 / 碳纳米管混合溶液：

1.使用NMP等有机溶剂

一些有机溶剂（如NMP）可分散和剥离碳纳米管，在有机溶剂中可对石墨进行剥离并得到无缺陷的石墨烯，并且得到的石墨烯产量大没有表面化学修饰.

2.水为溶剂加少量表面活性剂

石墨烯和碳纳米管在水中不能很好的分散，但当加入少量表面活性剂后，由于亲水性官能的作用，也可配置成分散良好的分散液。将表面活性剂聚苯乙烯磺酸钠加入石墨烯的水分散液中，高剪切速率下进行分散，将表面活性Triton-X100,加入到纳米管水分散液中，将两者混合制得分散均匀的石墨烯/碳纳米管悬浮液，并用亲水性聚碳酸脂薄膜高压过滤，制得石墨烯/碳纳米管薄膜。120°C处理去除水和表面活性剂。使用胆酸钠作为表面活性剂和稳定剂制得石墨烯/碳纳米管均匀悬浮液，真空抽滤后得到石墨烯/碳纳米管复合膜，少量石墨烯的加入可以提高导电性且对透明性没有影响，其中3wt%石墨烯掺杂的复合膜的导电性提高了40% .

3. 水为溶剂，分散氧化石墨烯再还原石墨烯.

氧化石墨烯带有亲水性的官能团，可以均匀地分散在水中，而且其类似于苯环的结构可以与碳纳米管的侧壁相连接，在亲水性的含氧官能团的作用下，使得氧化石墨烯/碳纳米管复合物均匀地分散在水溶液中。利用真空过滤法制备出氧化石墨烯/碳纳米管复合薄膜，然后向反应室内通入肼蒸汽使氧化石墨烯还原成石墨烯，制得石墨烯/碳纳米管复合薄膜并表征了其优良的电化学性能.

■ 制备设备

                            PhD超高压均质机

（型号：D-60M；连续产能：60升/小时；最高压力：207Mpa/30000psi）

             高 速 剪 切 机

用剪切机进行剪切的情况下，将粉体加入纯水中，达到比例后，继续剪切20-30min，在石墨烯溶液较小之后，用高压均质机在5000psi预处理1次，再26000psi处理3-5次.

■ 分散效果电镜图

石墨烯和碳纳米管具有非常优良的物理化学性质，由于石墨烯和碳纳米管间得协同效应，使得石墨烯/碳纳米管复合材料的导电性，机械性等性能得到增强。近年来随着其制备方法日趋成熟，在制备光电器件，储能电池，电化学传感器等领域的应用也逐渐成熟和广泛。