超聲波石墨烯分散

石墨烯是一種二維蜂窩狀碳材料，由碳原子按照六邊形進行排布而組成。碳碳原子之間由sｐ２雜化結(jié)合而成，其結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定。石墨烯特殊的結(jié)構(gòu)致使其具有很多優(yōu)異的性質(zhì)。

由于石墨烯的優(yōu)良性能，科研工作者考慮將其作為增強體加入到基體材料中以提高基體材料的性能。然而，石墨烯大的比表面積往往使其團聚在一起，不僅降低了自身的吸附能力而且影響石墨烯自身優(yōu)異性能的發(fā)揮，從而影響了石墨烯增強復合材料性能的改進。況且，這種團聚是不可逆的，除非施加外力，如超聲和強力攪拌，使其均勻分散。為了得到性能優(yōu)異的石墨烯增強復合材料，科研工作者在克服石墨烯團聚方面做了一些研究。

常用的方法之一是由氧化石墨和超聲來制備脫落氧化石墨，再通過化學方法還原成石墨烯，此法制備的石墨烯之間存在強大的范德華力，在溶液中容易聚集。

另一常用方法是將石墨烯均勻分散在有機溶劑或表面活性劑的水溶液中，使溶劑分子或表面活性劑分子吸附在石墨烯表面，利用經(jīng)典斥力和分子間的作用力實現(xiàn)單層石墨烯的分散。

通過物理或化學修飾方法能夠抑制石墨烯的團聚已經(jīng)被證實，但在生成復合材料時引入的雜質(zhì)是否影響復合材料性能還有待研究。還可以采用一些表面改性和其他的方法來提高石墨烯的分散性。

常見的氧化

方法有Brodie法、Staudenmaier法及Hummers法[40]，其原理均是先用強酸對石墨進行處理，

然后加入強氧化劑進行氧化。

氧化后的石墨通過超聲波石墨烯分散設(shè)備剝離而形成氧化石墨烯，然后加入還原劑進行還原，從而得到石墨烯。

常用的還原劑有水合肼、NaBH4以及強堿超聲還原等。NaBH4由于價格比較昂貴且容易殘留B元素，

而強堿超聲波石墨烯分散設(shè)備還原雖然操作簡單且較環(huán)保，但很難還原*，還原后通常會有大量含氧官能團的殘留，

因而通常采用較廉價水合肼來還原氧化石墨。水合肼還原的優(yōu)點在于還原能力較強且水合肼易于揮發(fā)，在產(chǎn)物中不會殘留雜質(zhì)，在還原過程中，通常加入適量的氨水，一方面提高水合肼的還原能力，

另一方面可以使石墨烯的表面因帶負電荷而相互排斥，進而減少石墨烯的團聚。

通過化學氧化還原法可以實現(xiàn)石墨烯的大批量制備，且中間產(chǎn)物氧化石墨烯在水中的分散性較好，

易于實現(xiàn)對石墨烯的改性及功能化，因此該方法常被用于復合材料、儲能等研究中。但是因為氧化、

設(shè)備過程中部分碳原子的缺失以及還原過程中含氧官能團的殘留往往使得制得的石墨烯含有較多的缺陷，使其導電性降低，進而限制了其在對石墨烯質(zhì)量要求較高的領(lǐng)域中的應用。