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石墨烯的功能化及其相關應用

發布時間：

2021-09-15

目前，石墨烯的功能化研究才剛剛開始，從功能化方法來看，主要分為共價鍵功能化和非共價鍵功能化兩種。本文重點介紹了石墨烯功能化的主要進展和相關應用，并展望了今后的研究方向，那么下面一起了解下石墨烯的功能化及其相關應用吧!

　　目前，石墨烯的功能化研究才剛剛開始，本文重點介紹了石墨烯功能化的主要進展和相關應用，從功能化方法來看，主要分為共價鍵功能化和非共價鍵功能化兩種。并展望了今后的研究方向，那么下面一起了解下石墨烯的功能化及其相關應用吧!

　　石墨烯的共價功能化

　　石墨烯的共價鍵功能化目前正在研究比較廣泛的功能化方法。但邊緣和缺陷部位具有很高的反應活性，石墨烯氧化物可以通過化學氧化制備。由于石墨烯氧化物含有大量活性基團，石墨烯的主要部分由穩定的六元環組成，如羧基、羥基和環氧鍵，因此可以使用多種化學反應進行石墨烯的共價功能化。

　　石墨烯的有機小分子功能化

　　石墨烯氧化物及其功能化衍生物的溶解性很好，但氧氣官能團的引入破壞了石墨烯的大硼共木結構，導致導電性能和其他性能明顯下降。

　　石墨烯的高分子功能化

　　用不同的有機小分子使石墨烯功能化，因此，Ye等人采用共聚方法制備了雙親性聚合物功能化石墨烯。可以得到水溶性或有機溶解的石墨烯。然后還原為溴化鈉，得到了相對完整的石墨烯。接下來，在自由基引發劑過氧化鄰(B PO)的作用下，他們先使用化學氧化和超聲波剝離手段制造石墨烯氧化物，使用苯乙烯和丙烯胺與石墨烯進行化學共聚，得到了聚苯乙烯-聚丙烯酰胺。

　　聚苯乙烯和聚丙烯胺分別在非極性溶劑和極性溶劑中具有較高的溶解性，將PS-PAM功能化的石墨烯作為添加劑均勻分散在各種聚合物中，因此石墨烯既能溶解水，也能溶解12甲苯。該方法進一步提高了石墨烯的溶解性，在聚合物復合材料等領域具有良好的應用前景。

　　基于共價功能化的石墨烯混合材料

　　石墨烯的共價鍵功能化不僅可以提高石墨烯的溶解性，研究了強吸光器團卟啉對石墨烯的共價鍵功能化。卟啉是廣泛使用的電子載體，石墨烯是優秀的電子受體，還可以通過化學雜交引入新的官能團，獲得具有特殊功能的新雜化材料。將含有氨基的TPP(TPP)和石墨烯氧化物結合在一起，頭次獲得了具有分子內給藥體-受體(Donor-Acceptox)結構的卟啉。

　　檢查結果表明，他們還研究了C60共價鍵功能化的石墨烯雜化材料，石墨烯和錳之間發生了明顯的電子和能量遷移，這種雜化材料具有良好的非線性光學特性。大大提高了非線性光學性質。石墨烯的非共價功能化

　　除共價鍵功能化外，-相互作用、離子鍵、氫鍵等非共價鍵作用還能使修飾分子表面功能化石墨烯，形成穩定的分散體系。

　　石墨烯的烏鍵功能化

　　在利用化學氧化法制備石墨烯的過程中，通常先制備石墨烯氧化物，然后通過化學還原或高溫焙燒獲得石墨烯材料。石墨烯氧化物在水中的溶解性很好，但其還原物很容易聚集和重新分散。

　　石墨烯的氫鍵功能化

　　氫鍵是比較強的非共價鍵，因此可以利用氫鍵使石墨烯氧化物功能化，石墨烯氧化物的表面有大量羧基和羥基等極性基團，容易與其他物質氫鍵相互作用。

　　氫鍵功能化不僅可以用來提高石墨烯的溶解性，利用氫鍵作用將抗腫瘤藥物鹽酸阿霉素裝入石墨烯。這些系統系統系統地研究了該系統的氫鍵種類和形成方式。由于鹽酸阿霉素阿霉素含有羧基和羥基等基團，還可以利用氫鍵來達到石墨烯上有機分子的負載。氧化物的羧基和羥基之間形成多種氫鍵。如表1所示，隨著PH值的變化，氫鍵的種類也發生變化。

　　功能化石墨烯的相關應用

　　功能化不僅可以提高溶解性，還可以賦予石墨烯新的性質，使其在聚合物復合材料、光電功能材料、零部件、生物醫藥等領域具有良好的應用前景。

　　聚合物復合材料

　　基聚合物復合材料是石墨烯走向實際應用的重要方向。適合開發高性能聚合物復合材料。他們先將異氰酸酯冷卻石墨烯均勻分散到聚苯乙烯氣體中，然后用二甲還原，石墨烯具有優異的性能和低廉的成本，功能化的石墨烯可以用溶液、GATO等常用方法處理，成功還原了石墨烯的本征性。其導電性的臨界含量僅為0.1%。

　　以上介紹的就是石墨烯的功能化及其相關應用，如需了解更多，可隨時聯系我們!