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1、,石墨烯的功能化,主要内容,一、石墨烯的特性,以sp2杂化轨道组成六角形呈蜂巢晶格的二维材料,拥有超大的比表面积和超强的传热导电性能,石墨烯的共价键功能化是目前研究最为广泛的功能化方法。虽然石墨烯的主体是稳定的苯六元环结构，但其边缘及缺陷部位有较高的活性，经氧化后的石墨烯表面含有大量的活性环氧基团，如羟基、羧基等，因此可以利用多种化学反应对其进行共价键改性。从所用的改性剂可以将共价键功能化分为有机小分子共价键功能化和聚合物共价键功能化,1、小分子共价键功能化,图1 异氰酸酯与石墨烯反应机理,（1）分散法,图3 在 APRT 引发下苯乙烯对氧化石墨烯改性反应,图 4 PVA 与 GO 酯化反应原
2、理,石墨烯的共价键功能大大改善了其加工性能，赋予石墨烯一些新的优异性能。然而，石墨烯的共价键功能化也存在较为明显的缺点。在对石墨烯进行共价键修饰的同时会破坏石墨烯的本征结构，改变其本身特有的物理化学性质。充分利用收敛法在石墨烯边缘及缺陷部位引入具有特定功能的高分子、小分子化合物或者共聚物将会是石墨烯共价键功能化今后的主要研究趋势。,石墨烯是疏水的，不溶于极性溶剂。为使其溶于极性溶剂，必须对其进行非共价键功能化。石墨烯的非共价功能化主要指通过 - 相互作用，离子键及氢键等超分子作用对石墨烯进行功能化，从而提高石墨烯的分散性，并赋予其一些新的优异性能,对于非共价键功能化的石墨烯，多数是用于生物医药
3、方面的研究。这种方法操作工艺简单，同时还能保持石墨烯本身的结构与性质，而其普遍缺点就是引入了表面活性剂等其它组分，破坏了石墨烯自身的结构，即便经过氧化还原或热处理，仍然留有一些外来基团，影响了石墨烯的性能。因此拓展石墨烯的应用领域并发挥优异性能，还需继续完善其功能化方法。基于分子间相互作用力的非共价键功能化法通常不会破坏石墨烯的分子结构，可以使石墨烯的优异性能得到最大程度的保留,对石墨烯功能化不仅能提升石墨烯的分散性,甚至还能赋予石墨烯以新的性能, 为扩展其应用领域提供了新的契机.近年来功能化的石墨烯在光电材料、传感和探测器、储能材料、催化、纳米增强及其他一些领域内都得到了广泛的应用,尽管自稳定存在的单层石墨烯发现以来只经历了短短几年的时间,但关于石墨烯的研究不断取得令人振奋的进展,特别是对石墨烯功能化的研究极大的扩展了石墨烯的应用范围,各种新的FGs也展现出许多独特的物理化学性质,未来势必会引来人们更多的关注，但是实际上石墨烯功能化的方法和应用研究依然处于起步阶段, 对石墨烯功能化的化学结构和反应机理还需要进一步的探索. FGs 在很多领域中的应用性能仍不及传统材料, 未能充分发挥出石墨烯的优异性能.因而还需要继续开发和完善石墨烯功能化的方法和理论。,谢谢,
