石墨烯（graphene）是近幾年來發(fā)展起來的一種新型二維無機納米材料，自從其發(fā)現(xiàn)以來，石墨烯在化學、物理、材料、電子等各個領域顯示了廣闊的應用前景。尤其是它極高的機械強度，出色的導電和導熱性能，以及豐富的來源（石墨），使其能作為一種理想的無機納米填料來制備聚合物復合材料。但是目前為止，石墨烯材料的大規(guī)模制備，以及如何將石墨烯均勻地分散到聚合物基體中并且優(yōu)化石墨烯與聚合物基體之間的界面作用力一直是科學界及工業(yè)界尚待解決的難題。本學位論文圍繞著這些問題，運用了多種新穎的方法實現(xiàn)了對石墨烯以及功能化石墨烯材料的合成，并制備了多種高性能的石墨烯/聚合物復合材料，這些材料在航空、運輸、生物醫(yī)藥等方面具有潛在的應用價值。氧化石墨還可以應用于鋰電正負極材料的復合、催化劑負載等。北京導電石墨烯復合材料研發(fā)

在碳納米管上負載納米粒子得到了廣泛的關注和研究，這種新型的納米結構也已經在生物醫(yī)藥、催化、傳感器的領域取得了一定的進展。相對于碳納米管，石墨烯具有相似的穩(wěn)定的物理性質，但是具有更高的比表面積，因此，在石墨烯上負載納米粒子同樣有希望得到新的納米結構，并改變其物理特性而產生更為豐富的功能與應用。除與納米粒子復合外，石墨烯與其他碳基納米材料也可復合組裝形成復合材料。Liu等人通過共價連接的方法制備了石墨烯/富勒烯復合材料，發(fā)現(xiàn)富勒烯修飾后的石墨烯非線性光學性能得到了顯著提高。Yang等人將碳納米管與石墨烯混合制備了一種新型的超級電容器，發(fā)現(xiàn)當石墨烯含量為90%時比電容高達326.5F/g。同時，許多課題組也證明石墨烯/碳納米管復合材料在制備透明導電薄膜方面的優(yōu)勢，他們發(fā)現(xiàn)石墨烯與碳納米管混合后制備的導電薄膜在性能上要優(yōu)于單一組分的導電薄膜。浙江石墨烯復合材料銷售GO氧化石墨（烯）為黃褐色或者黑褐色膏狀物料。

利用原位聚合法制備了氧化石墨烯/聚乙烯導電復合材料，結果發(fā)現(xiàn)當石墨烯含量為2wt.%時，復合材料的導電率達到比較高2.9x10-2s/cm，作者認為氧化石墨烯在基體中分散性較好且形成了有效的導電網絡。用格氏試劑將GO表面的羥基、環(huán)氧基和羧基格氏化，然后與TiCl4反應可制備Ziegler-Natta催化劑。利用改性過的催化劑，原位催化丙烯在GO表面聚合可生成聚丙烯-g-GO（PP-g-GO）復合材料11。該復合材料在PP樹脂中可均勻分散，減少了GO在PP中的團聚。PP-g-GO在高溫（190°C）加工過程中，GO被初步還原，從而提高了復合材料的導電性。通過這種原位聚合的方式，1.52wt.%的GO添加量即可使復合材料達到導靜電的水平（10-6S/m）。

石墨烯的研究熱潮也吸引了國內外材料制備研究的興趣，石墨烯材料的制備方法已報道的有：機械剝離法、化學氧化法、晶體外延生長法、化學氣相沉積法、有機合成法和碳納米管剝離法等。1、微機械剝離法2004年，Geim等***用微機械剝離法，成功地從高定向熱裂解石墨(highlyorientedpyrolyticgraphite)上剝離并觀測到單層石墨烯。Geim研究組利用這一方法成功制備了準二維石墨烯并觀測到其形貌，揭示了石墨烯二維晶體結構存在的原因。微機械剝離法可以制備出高質量石墨烯，但存在產率低和成本高的不足，不滿足工業(yè)化和規(guī)?；a要求，目前只能作為實驗室小規(guī)模制備。2、化學氣相沉積法化學氣相沉積法(ChemicalVaporDeposition，CVD)***在規(guī)?；苽涫┑膯栴}方面有了新的突破。CVD法是指反應物質在氣態(tài)條件下發(fā)生化學反應,生成固態(tài)物質沉積在加熱的固態(tài)基體表面，進而制得固體材料的工藝技術。麻省理工學院的Kong等、韓國成均館大學的Hong等和普渡大學的Chen等在利用CVD法制備石墨烯。他們使用的是一種以鎳為基片的管狀簡易沉積爐，通入含碳氣體，如：碳氫化合物，它在高溫下分解成碳原子沉積在鎳的表面,形成石墨烯，通過輕微的化學刻蝕，使石墨烯薄膜和鎳片分離得到石墨烯薄膜。石墨烯產品廣泛應用于電子器件、儲能材料、傳感器、半導體、航天、復合材料以及生物醫(yī)藥等領域。

還原石墨烯以及改性的石墨烯已經被用在藥物載體、活細胞成像、生物分子檢測等生物領域[50]。相比于碳納米管，石墨烯基材料在生物領域的應用有著明顯的優(yōu)勢。首先，它不含金屬催化劑等雜質，因此不會對細胞產生生物應激。其次，改性的石墨烯的分散不需要表面活性劑而且具有更好的水溶性。再次，石墨烯極高的比表面積能使載藥量**提高。改性石墨烯同樣也被用在一些生物器件上，檢測生物細胞以及生物分子。它能作為界面對單個細菌進行識別，也能作為無標記，可逆DNA檢測器，或是作為一種極性特定的分子晶體吸附蛋白質/DNA[123]。石墨烯適用于鋰離子電池正負極材料導電添加劑，可有效提高電池能量，改善循環(huán)壽命和倍率性能。河北導電石墨烯復合材料類型

氧化石墨烯應用于熱管理、橡膠、塑料、樹脂、纖維等高分子復合材料領域。北京導電石墨烯復合材料研發(fā)

由于氧化石墨烯上的含氧基團，可以在特定條件下去除而部分恢復石墨烯的一些本征的性質如導電性，因此，目前對于氧化石墨烯的應用，主要是作為制備石墨烯以及石墨烯基復合材料的前驅體，用氧化石墨烯作為制備石墨烯前驅體的研究將在下個小節(jié)中重點介紹。實際上，由于氧化石墨烯本身所具有的一些吸引人的性質，如二維納米結構、活性的表面基團、高比表面積、良好的力學性能等，氧化石墨烯也被***用于一些復合材料以及功能材料。中。。北京導電石墨烯復合材料研發(fā)