石墨烯粉體表面改性的目的與難點分析

石墨烯結(jié)構(gòu)是層狀的，由于范德華力，表面惰性碳很容易被復(fù)合，這很難在水和有機溶劑中均勻分布。為了改善石墨烯粉體的分散性，在制備過程中需要對石墨烯表面進行粉末改性。改善在有機溶劑中的分散性，發(fā)揮石墨烯的性能。

石墨烯是由碳原子組成的二維晶體，只有一層原子厚度。在2015年被發(fā)現(xiàn)之前，它既是薄的材料，其強度比好的鋼高200倍。同時，它具有良好的彈性，拉伸寬度可以達到自身尺寸的20%。這是目前自然界中薄、堅固的材料。如果用一塊面積為1平方米的石墨烯來做吊床，如果它的重量小于1毫克，它就可以承受一公斤重的貓。

目前，石墨烯有希望的應(yīng)用是成為硅的替代品，制造超微型晶體管，以及生產(chǎn)未來的計算機。使用石墨烯代替硅將使計算機處理器的速度提高數(shù)百倍。石墨烯結(jié)構(gòu)是層狀的，由于范德華力，表面惰性碳很容易被復(fù)合，這很難在水和有機溶劑中均勻分布。為了改善石墨烯粉體的分散性，在制備過程中需要對石墨烯表面進行粉末改性。改善在有機溶劑中的分散性，發(fā)揮石墨烯的性能。

石墨烯粉體的表面改性方法有哪些?

石墨烯粉體的表面改性一般是對氧化石墨烯進行改性，更容易操作。石墨烯的化學(xué)改性比物理改性更常見、更穩(wěn)定?；瘜W(xué)修飾方法一般分為共價鍵修飾和非共價鍵改性。

1.石墨烯粉體的共價鍵改性

共價鍵修飾是將官能團與氧化石墨烯表面的“含氧基團”“縫合”。因為氧化石墨烯上有羧基(COOH)、羥基(-OH)，環(huán)氧基(-O-)、羰基(C=O)等活性基團，可以與一些小分子或大分子反應(yīng)，這些基團與其他分子之間的化學(xué)反應(yīng)可以用于共價鍵官能化石墨烯表面;此外，石墨烯應(yīng)通過原位共價鍵(G)進行修飾。

2.石墨烯粉體的非共價鍵改性

除了共價鍵官能化外，石墨烯表面還可以通過非共價鍵連接方法進行官能化，石墨烯的表面可以通過π-π相互作用、離子鍵、氫鍵等超分子相互作用進行修飾，以改善分散性。因為石墨烯本身具有更高的共軛體系，所以含有結(jié)構(gòu)或芳香結(jié)構(gòu)的具有相同π-π鍵的小分子和聚合物容易發(fā)生更強的相互作用。然而，將引入其他組分，如生物聚合物、表面活性劑、離子液體、納米顆粒等。

除了這些方法，還有一些方法可以改變石墨烯的電子性質(zhì)。其效果是降低表面能并提高石墨烯粉體的性能。廣泛應(yīng)用于納米電極、電容器、生物傳感器、藥物輸送、太陽能電池、儲氫、晶體管、聚合物納米復(fù)合材料等領(lǐng)域。