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（專利號(hào)：ZL 201410286150.3） 簡(jiǎn)介：本發(fā)明公開了一種超級(jí)電容器用微孔炭/石墨烯復(fù)合電極材料的制備方法，屬于炭材料制備技術(shù)領(lǐng)域。該方法是以煤瀝青和氧化石墨為碳源，以氫氧化鉀為活化劑，將煤瀝青和氧化石墨濕法混合，干燥后再與氫氧化鉀干法混合，將得到的混合物置于管式爐內(nèi)，在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行加熱，制得超級(jí)電容器用微孔炭/石墨烯復(fù)合電極材料。本發(fā)明采用氫氧化鉀同時(shí)活化煤瀝青和氧化石墨制備超級(jí)電容器用微孔炭/石墨烯復(fù)合電極材料的方法，具有制備工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低廉，所制備的微孔炭/石墨烯復(fù)合電極材料在超級(jí)電容器中具有高比容和高倍率性能等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明屬于石墨烯復(fù)合材料制備領(lǐng)域，并公開了一種結(jié)構(gòu)可控 的三維石墨烯及其復(fù)合材料制備方法。該方法包括下列步驟：(a)設(shè)計(jì) 構(gòu)建 CAD 模型，并通過(guò)增材制造得到相應(yīng)的結(jié)構(gòu)的三維樹脂結(jié)構(gòu)；(b) 將步驟(a)中獲得的三維樹脂結(jié)構(gòu)采用化學(xué)鍍方法在表面鍍銅或鎳金屬 層，并去除樹脂材料得到銅或鎳的三維結(jié)構(gòu)模板；(c)采用化學(xué)氣相沉 積法在三維結(jié)構(gòu)金屬模板上生成石墨烯，由此制得所需的結(jié)構(gòu)可控的 三維石墨烯。通過(guò)對(duì)得到的石墨烯進(jìn)

市場(chǎng)背景1：根據(jù)中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)統(tǒng)計(jì)，基于石油、化工、電力、冶金、船舶、機(jī)械、食品、制藥等行業(yè)對(duì)換熱器穩(wěn)定的需求增長(zhǎng)，我國(guó)換熱器產(chǎn)業(yè)在未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)將保持穩(wěn)定增長(zhǎng)。預(yù)計(jì) 2010 年至 2020 年期間，我國(guó)換熱器產(chǎn)業(yè)將保持年均 10-15%左右的增長(zhǎng)速度，2015 年，我國(guó)換熱器產(chǎn)業(yè)規(guī)模已突破 880 億元，到 2020 年我國(guó)換熱器產(chǎn)業(yè)規(guī)模有望達(dá)到1500億元。 市場(chǎng)背景2：2016年國(guó)務(wù)院印發(fā)《“十三五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，“突破石墨烯產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用技術(shù)”被寫入規(guī)劃。2017年1月《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》正式公布，石墨烯成為新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)。據(jù)前瞻研究院數(shù)據(jù)顯示，2017年我國(guó)防腐涂料（常規(guī)防腐涂料和重防腐涂料）全年產(chǎn)量達(dá)到561萬(wàn)噸，占涂料總產(chǎn)量的27%左右。2013年以來(lái)，涂料產(chǎn)量年均增長(zhǎng)率在5.5%左右，而我國(guó)防腐涂料達(dá)到12%左右，是增長(zhǎng)最快的涂料品種之一；2018年防腐涂料總產(chǎn)量或達(dá)到600萬(wàn)噸以上，2020年總產(chǎn)量可突破700萬(wàn)噸。

項(xiàng)目成果/簡(jiǎn)介:市場(chǎng)背景1：根據(jù)中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)統(tǒng)計(jì)，基于石油、化工、電力、冶金、船舶、機(jī)械、食品、制藥等行業(yè)對(duì)換熱器穩(wěn)定的需求增長(zhǎng)，我國(guó)換熱器產(chǎn)業(yè)在未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)將保持穩(wěn)定增長(zhǎng)。預(yù)計(jì) 2010 年至 2020 年期間，我國(guó)換熱器產(chǎn)業(yè)將保持年均 10-15%左右的增長(zhǎng)速度，2015 年，我國(guó)換熱器產(chǎn)業(yè)規(guī)模已突破 880 億元，到 2020 年我國(guó)換熱器產(chǎn)業(yè)規(guī)模有望達(dá)到1500億元。 市場(chǎng)背景2：2016年國(guó)務(wù)院印發(fā)《“十三五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，“突破石墨烯產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用技術(shù)”被寫入規(guī)劃。2017年1月《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》正式公布，石墨烯成為新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)。據(jù)前瞻研究院數(shù)據(jù)顯示，2017年我國(guó)防腐涂料（常規(guī)防腐涂料和重防腐涂料）全年產(chǎn)量達(dá)到561萬(wàn)噸，占涂料總產(chǎn)量的27%左右。2013年以來(lái)，涂料產(chǎn)量年均增長(zhǎng)率在5.5%左右，而我國(guó)防腐涂料達(dá)到12%左右，是增長(zhǎng)最快的涂料品種之一；2018年防腐涂料總產(chǎn)量或達(dá)到600萬(wàn)噸以上，2020年總產(chǎn)量可突破700萬(wàn)噸。應(yīng)用范圍:目前國(guó)內(nèi)外水蒸氣空氣預(yù)熱器基本都是翅片管式，節(jié)能效果有待提高； 目前國(guó)內(nèi)外成熟的蒸發(fā)式冷凝器基本都是管狀或橢圓狀，緊湊度不高，單位面積熱負(fù)荷有待提高，特別針對(duì)化工產(chǎn)品如甲醇汽冷凝，要求系統(tǒng)壓降低和尾氣回收等指標(biāo)，難以達(dá)到； 目前國(guó)內(nèi)外煙氣空氣預(yù)熱器基本采用管式，或回轉(zhuǎn)式，管式占地面積達(dá)，換熱系數(shù)不高，回轉(zhuǎn)式漏風(fēng)嚴(yán)重并且維修成本較高； 目前國(guó)內(nèi)外解決金屬表面腐蝕問(wèn)題，基本采用搪瓷涂層，但搪瓷涂層導(dǎo)熱系數(shù)低，不到1 W/（m·k）左右，而且搪瓷由于應(yīng)力及金屬與搪瓷線膨脹系數(shù)不一致，易導(dǎo)致崩瓷現(xiàn)象。項(xiàng)目階段:批量生產(chǎn)效益分析:1）新型板式水蒸氣空氣預(yù)熱器。與翅片管相比，節(jié)約水蒸汽15-30%，該項(xiàng)目目前屬產(chǎn)業(yè)化階段； 2）新型中間排液板式蒸發(fā)式冷凝器。與普通蒸發(fā)式冷凝器相比，節(jié)電節(jié)水30%，系統(tǒng)壓降降低約0.1MPa，該項(xiàng)目目前屬產(chǎn)業(yè)化階段； 3）新型板式空氣預(yù)熱器。燃煤、燃?xì)饧叭加湾仩t空預(yù)器，節(jié)能減排效果明顯，該項(xiàng)目目前屬產(chǎn)業(yè)化階段； 4）耐腐蝕耐磨超導(dǎo)熱疏水性石墨烯復(fù)合涂層。解決各領(lǐng)域換熱設(shè)備表面的腐蝕問(wèn)題，導(dǎo)熱問(wèn)題及結(jié)垢問(wèn)題，節(jié)能減排效果明顯。該項(xiàng)目目前屬產(chǎn)業(yè)化階段。

本發(fā)明公開了一種離子增強(qiáng)石墨烯纖維及其制備方法，石墨經(jīng)過(guò)氧化得到氧化石墨烯，將氧化石墨烯分散于水或極性有機(jī)溶劑中，制成質(zhì)量濃度為1-20%的紡絲液溶膠，將紡絲液從紡絲頭毛細(xì)管中連續(xù)勻速擠出，進(jìn)入含有配位離子的凝固液，凝固后的初級(jí)纖維用聚四氟乙烯滾軸收集，干燥后得到離子增強(qiáng)的氧化石墨烯纖維，經(jīng)化學(xué)還原，得到離子增強(qiáng)的石墨烯纖維。紡絲工藝簡(jiǎn)單，室溫操作，不用強(qiáng)腐蝕性試劑，過(guò)程綠色環(huán)保，所得離子增強(qiáng)石墨烯纖維力學(xué)性能優(yōu)異，有較好的韌性，可編織成石墨烯纖維布，也可與其它纖維混編成各種具有廣泛用途的織物。

信息技術(shù)快速發(fā)展使得芯片功耗顯著增大，熱量管理因而成為其中至關(guān)重要的核心環(huán)節(jié)。熱量的快速導(dǎo)出對(duì)于芯片正常運(yùn)行是決定性的。具有高導(dǎo)熱能力的散熱薄膜是這方面的關(guān)鍵材料，發(fā)展高性能、低成本散熱薄膜材料已經(jīng)成為關(guān)系未來(lái)消費(fèi)電子、信息技術(shù)乃至人工智能等許多領(lǐng)域的關(guān)鍵。現(xiàn)有的散熱薄膜主要采用的是聚酰亞胺薄膜經(jīng)過(guò)高溫碳化、石墨化后形成的人造石墨膜，其原材料聚酰亞胺的制備技術(shù)掌握在杜邦公司手中，成本昂貴，國(guó)內(nèi)散熱膜加工企業(yè)的利潤(rùn)率不斷受到擠壓。

本發(fā)明公開了一種石墨烯/聚苯胺納米棒陣列復(fù)合材料的制備方法，將氧化石墨分散于酸溶液中并進(jìn)行細(xì)胞粉碎超聲處理，得到氧化石墨烯分散液；然后將苯胺單體溶液加入到氧化石墨分散液中，在-5~-10℃條件攪拌均勻；再加入過(guò)硫酸銨的酸溶液，繼續(xù)在-5~-10℃條件下攪拌反應(yīng)20~24h，過(guò)濾，得到氧化石墨/聚苯胺納米棒狀陣列復(fù)合物；還原，得到石墨烯/聚苯胺納米棒陣列復(fù)合材料可以用于制備染料敏化太陽(yáng)能電池的對(duì)電極。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了聚苯胺在氧化石墨表面的有序生長(zhǎng)，基于聚苯胺良好的電催化活性以及石墨烯優(yōu)異的導(dǎo)電性，石墨烯/聚苯胺納米棒陣列復(fù)合物同時(shí)具有高的電催化活生及導(dǎo)電性，且制備工藝簡(jiǎn)單，成本低。染料敏化太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)化效率高、成本低、制備工藝簡(jiǎn)單，是解決目前全球能源危機(jī)的最佳選擇之一。目前常用的對(duì)電極材料為鉑電極，但鉑作為貴金屬，其價(jià)格高昂且易被腐蝕，實(shí)用價(jià)值低。而聚苯胺電催化活性高，制備過(guò)程簡(jiǎn)單無(wú)污染，石墨烯比表面積大、導(dǎo)電性好，將二者復(fù)合，可有效替代鉑以成為染敏電池的對(duì)電極材料。以聚苯胺/石墨烯做對(duì)電極得到的染料敏化太陽(yáng)能電池制備工藝簡(jiǎn)單，造價(jià)低，污染小，光電轉(zhuǎn)換效率高，具有非常好的實(shí)際應(yīng)用前景。

本發(fā)明公開了一種 GO-TiO2 復(fù)合材料及其制備方法和在分離/富集重金屬離子中的應(yīng)用。本發(fā)明在GO 上原位合成了納米 TiO2，對(duì)二者的比例進(jìn)行了優(yōu)化使氧化石墨烯和 TiO2 質(zhì)量比為 1∶1~9，制備了兼有 GO 和 TiO2 優(yōu)良性能的 GO-TiO2 復(fù)合材料，并成功用于分離/富集環(huán)境水樣和底泥中的重金屬和稀土元素。本發(fā)明

本發(fā)明公開了一種三維氮摻雜石墨烯復(fù)合材料及其制備方法和在電化學(xué)生物傳感中的應(yīng)用。本發(fā)明 借助三維氮摻雜石墨烯高比表面積、良好的生物相容性、高導(dǎo)電率的特性，構(gòu)造三維氮摻雜石墨烯復(fù)合 材料，首先以泡沫材料為基底，在含惰性氣體、氫氣及碳源與氮源條件下，利用化學(xué)氣相沉積方法（CVD 法），得到含基底的三維氮摻雜石墨烯；然后對(duì)三維氮摻雜石墨烯進(jìn)行刻蝕、清洗處理得到三維氮摻雜 石墨烯復(fù)合材料。將三維氮摻雜石墨烯與酶/非酶材料進(jìn)行復(fù)合，得到相應(yīng)的三維氮摻雜石

1、主要功能及應(yīng)用領(lǐng)域 透明電極在太陽(yáng)能電池、有機(jī)發(fā)光二極管、觸摸屏等光電器件中具有重要的應(yīng)用價(jià)值，目前應(yīng)用最多的用氧化銦錫（ITO）為制造的透明電極，但I(xiàn)TO存在脆性大，無(wú)法彎曲，近年來(lái)隨著光電器件對(duì)透明電極需求的增加，銦的價(jià)格也大幅提高。由于石墨烯產(chǎn)業(yè)化后的預(yù)期成本低，成為柔性透明電極的主要材料之一，但在實(shí)際中由于大面積石墨烯總會(huì)存在一定的缺陷，影響了其導(dǎo)電率，本項(xiàng)目結(jié)合石墨烯和納米金屬網(wǎng)孔的優(yōu)勢(shì)制備出石墨烯和金屬網(wǎng)孔復(fù)合膜柔性透明電極。 2、特色與先進(jìn)性技術(shù)指標(biāo) 特色：利用低成本、無(wú)污染的溶膠在透明基底形成網(wǎng)狀模板，利用模板制作金屬網(wǎng)格；通過(guò)轉(zhuǎn)移石墨烯在金屬網(wǎng)格上制作一種石墨烯/金屬網(wǎng)格復(fù)合電極。其復(fù)合電極表現(xiàn)出優(yōu)異的光電特性。通過(guò)結(jié)合單層石墨烯的高透光性和金屬網(wǎng)格的導(dǎo)電性，有效地彌補(bǔ)了化學(xué)氣相沉積法（CVD）-石墨烯多晶結(jié)構(gòu)的缺陷和金屬網(wǎng)格不利于制作依賴垂直電流傳輸器件的的缺點(diǎn)，從而提高透明復(fù)合電極的光電特性。 圖1 制備的石墨烯及拉曼圖，可以看到非常清楚的2D峰，右圖為金屬網(wǎng)孔的顯微圖。 3.技術(shù)指標(biāo) 復(fù)合電極：面電阻為 21.2 、透光率為92%（在550nm波長(zhǎng)測(cè)得），下圖表明其寬帶的透射光譜特性。 圖2 復(fù)合電極的透過(guò)率 將復(fù)合電極制作在PET基底上，使其可以表現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械柔軟性。在將透明電極從正向到反向彎曲，其彎曲角度從-150o達(dá)到150o時(shí)，其電導(dǎo)率也只下降3.4%，反復(fù)彎折100次，電導(dǎo)率幾乎沒(méi)有什么變化。 4、產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵性問(wèn)題 高性能的透明電極在許多光電器件是必不可少的，例如觸摸屏、光伏電池、有機(jī)發(fā)光二極管等。目前商業(yè)上，由于氧化銦錫（ITO）薄膜的高光學(xué)透過(guò)率、低面電阻和成熟的制造工藝，在作為透明電極方面已廣泛地應(yīng)用在各種光電器件中。但銦是稀有金屬，在地殼中的分布量比較小且分散，主要以微量存在于錫石和閃鋅礦中，且隨著液晶顯示器和觸摸屏等產(chǎn)品的普及，因此銦的價(jià)格在急劇上漲。此外，氧化銦錫透明電極缺乏柔韌性，不易彎曲，化學(xué)穩(wěn)定性差，不適合應(yīng)用于柔性透明電極。 傳統(tǒng)上制備金屬網(wǎng)采用光刻法及蝕刻工藝。但是，通過(guò)采用光刻法制備的金屬網(wǎng)格不僅成本較大、工藝復(fù)雜、效率低，而且在制備的工藝條件、設(shè)備要求也較高。 本實(shí)驗(yàn)采用了低成本高效率的方法制備金屬網(wǎng)格，再通過(guò)CVD法生長(zhǎng)大面積石墨烯并轉(zhuǎn)移在金屬網(wǎng)格上。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中工藝簡(jiǎn)單、成本低、效率高，并可制備大面積-高質(zhì)量的透明電極。