太陽能電池或光伏電池可以將太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能。光伏裝置通常由陽極、陰極和之間的活性材料層組成，其中陰極是透明的，以便陽光能夠通過。目前，其商業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵在于提高功率轉(zhuǎn)換效率(PCE)，同時(shí)通過開發(fā)高性能的活性層和電極材料來降低成本。石墨烯是碳原子以sp2雜化形成的獨(dú)特蜂窩巢狀的二維晶體，單層石墨烯的厚度只有0.334nm，其比表面積高達(dá)2600m2/g[92]，室溫下電子遷移率約為20000cm2·V·s-1[93]，力學(xué)強(qiáng)度高達(dá)1060GPa，單層吸光率只有2.3％[94]。石墨烯獨(dú)特的光電性質(zhì)，使其及衍生材料被廣泛應(yīng)用于透明電極[95]、對(duì)電極[96]、和電荷傳輸層[92]等結(jié)構(gòu)。氧化石墨易于剝離成穩(wěn)定的氧化石墨烯分散液，易于成膜。四川石墨烯復(fù)合材料粉體

對(duì)氧化石墨烯的化學(xué)還原早在1962年就有過文獻(xiàn)報(bào)道，Boehm等人發(fā)現(xiàn)片層氧化石墨能在堿性，水合肼，硫化氫或二價(jià)鐵離子的條件下還原成只含少量H和O的碳納米片層[49]。2007年，Ruoff等人系統(tǒng)的研究了水合肼對(duì)氧化石墨烯的還原，他們先將氧化石墨在水中進(jìn)行超聲剝離得到穩(wěn)定分散的氧化石墨烯水溶液，再加入水合肼，并在80°C左右回流，發(fā)現(xiàn)隨著反應(yīng)的進(jìn)行，許多黑色固體顆粒從溶液體系中沉淀下來。說明隨著含氧基團(tuán)的離去，石墨烯片層間的π-π共軛作用增強(qiáng)致使石墨烯在水中發(fā)生了不可逆的團(tuán)聚[89]。這種團(tuán)聚現(xiàn)象可以通過對(duì)氧化石墨烯的表面修飾得到控制，比如，Ruoff等人在氧化石墨烯水溶液中加入聚苯乙烯磺酸鈉（PSS）后再進(jìn)行還原，由于PSS與石墨烯的非共價(jià)作用，抑制了石墨烯的團(tuán)聚，得到了穩(wěn)定的單層石墨烯溶液[90]。隨后，各種表面活性劑[91]，共軛聚合物[92,93]，共軛小分子[94,95]等也被用來非共價(jià)修飾還原石墨烯。還原氧化石墨烯之前對(duì)之進(jìn)行共價(jià)改性也能抑制石墨烯的團(tuán)聚，如Ruoff等人先用異氰酸苯酯對(duì)氧化石墨烯改性，再用二甲肼還原，同樣得到穩(wěn)定的石墨烯溶液[96]。用聚合物對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行共價(jià)改性后再還原也是目前常用的制備可溶性石墨烯的方法。河北新型石墨烯復(fù)合材料類型常州第六元素?fù)碛醒趸?烯)、石墨烯粉體、復(fù)合材料3大系列產(chǎn)品。

由于氧化石墨烯上的含氧基團(tuán)，可以在特定條件下去除而部分恢復(fù)石墨烯的一些本征的性質(zhì)如導(dǎo)電性，因此，目前對(duì)于氧化石墨烯的應(yīng)用，主要是作為制備石墨烯以及石墨烯基復(fù)合材料的前驅(qū)體，用氧化石墨烯作為制備石墨烯前驅(qū)體的研究將在下個(gè)小節(jié)中重點(diǎn)介紹。實(shí)際上，由于氧化石墨烯本身所具有的一些吸引人的性質(zhì)，如二維納米結(jié)構(gòu)、活性的表面基團(tuán)、高比表面積、良好的力學(xué)性能等，氧化石墨烯也被***用于一些復(fù)合材料以及功能材料。中。。

由于表面富含活性含氧基團(tuán)，能與一些含極性基團(tuán)的聚合物產(chǎn)生較強(qiáng)的作用力，所以氧化石墨烯通常被作為一種納米填料添加到聚合物當(dāng)中以增強(qiáng)聚合物的物理性能。Liang等人報(bào)道了用氧化石墨烯增強(qiáng)聚乙烯醇的研究，他們發(fā)現(xiàn)氧化石墨烯添加量*為0.7wt%時(shí)，聚合物的力學(xué)性能就得到了***的提高，如楊氏模量提高了76%，而比較大拉伸強(qiáng)度提高了62%[62]。Cai等人利用氧化石墨烯增強(qiáng)聚氨酯，發(fā)現(xiàn)當(dāng)氧化石墨烯添加量為4.4wt%時(shí)，聚合物基體的楊氏模量和硬度分別增加了900%和327%[63]。Xu等人同樣制備了氧化石墨烯/聚乙烯醇復(fù)合材料，不過他們用了一種新穎的抽濾成膜的方式，在得到的復(fù)合材料薄膜中，由于真空抽濾產(chǎn)生的向下的吸引力，使二維的氧化石墨烯片層以有序的狀態(tài)排列于聚合物基體之中，得到―磚墻式‖結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料薄膜[64]。這種復(fù)合材料的性能變化與氧化石墨烯含量的變化成近似正比的關(guān)系，如圖1-5所示。Putz等人同樣用這種方法制備了高含量氧化石墨烯的聚乙烯醇及聚甲基丙烯酸甲酯復(fù)合材料，這種材料的楊氏模量更是可高達(dá)接近40GPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了一般聚合物/無機(jī)納米復(fù)合材料所能達(dá)到的力學(xué)性能范圍[65]。石墨烯適用于鋰離子電池正負(fù)極材料導(dǎo)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。

在工業(yè)上目前使用的導(dǎo)熱高分子材料有導(dǎo)熱復(fù)合塑料、導(dǎo)熱膠黏劑、導(dǎo)熱涂層、導(dǎo)熱覆銅板及各類導(dǎo)熱橡膠及彈性體，如熱界面彈性體等。目前復(fù)合型絕緣導(dǎo)熱高分子主要是采用絕緣導(dǎo)熱無機(jī)粒子如氮化硼、氮化硅和氧化鋁等和聚合物基體復(fù)合而成；此外，采用導(dǎo)體粒子和聚合物復(fù)合制備的導(dǎo)熱聚合物，如碳材料、金屬填充的導(dǎo)熱高分子材料，適用于低絕緣或非絕緣導(dǎo)熱場(chǎng)合，其中氧化石墨烯同聚合物復(fù)合，其復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能大幅提升引起社會(huì)關(guān)注。導(dǎo)熱高分子主要應(yīng)用于功率電子元器件、電機(jī)等設(shè)備的封裝和電氣絕緣及散熱，和普通聚合物相比，具有4-10倍的熱導(dǎo)率。常州第六元素建有自動(dòng)控制規(guī)模化生產(chǎn)線，市場(chǎng)占有率居國內(nèi)外前列。河北新型石墨烯復(fù)合材料類型

氧化石墨烯分散液可與復(fù)合材料進(jìn)行原位復(fù)配，從而賦予復(fù)合材料導(dǎo)電、導(dǎo)熱、增強(qiáng)、阻燃、抑菌等性能。四川石墨烯復(fù)合材料粉體

用油胺與十八胺對(duì)GO進(jìn)行改性，然后將其與丁苯橡膠（SBR）溶液混合均勻，然后共凝聚制得改性GO-SBR復(fù)合材料。無論在玻璃態(tài)和橡膠態(tài)，改性的GO-SBR與純GO-SBR相比儲(chǔ)能模量均大幅提高；25°C時(shí)，7wt.%油胺改性GO和7wt.%十八胺改性GO分別使橡膠儲(chǔ)能模量提高了67%和39%。這其中主要的原因是胺基改性的GO相比于純GO在SBR中分散性更好，且與橡膠界面作用更強(qiáng)。兩種胺之間的性能區(qū)別主要是油胺含有雙鍵，在硫化過程中可以與橡膠交聯(lián)，從而進(jìn)一步提高橡膠性能43。同樣的現(xiàn)象在丁二烯-苯乙烯-乙烯基吡啶橡膠（VPR）中也被觀察到。在VPR中添加3.6vol.%的胺基改性GO，可以使復(fù)合材料的玻璃態(tài)模量提高21倍，橡膠態(tài)模量提高7.5倍，拉伸強(qiáng)度提高3.5倍四川石墨烯復(fù)合材料粉體