石墨烯在定形相变储能材料中的应用
第１卷第１期２０１６年９月 一建筑材料
石墨烯在定形相变储能材料中的应用木
肖力光 赵明月
（吉林建筑大学材料科学与工程学院，长春１３０１ １８）
摘要：有机一无机定形相变储能材料具有相变焓高，相变温度适宜，相变体积变化小等特点，在建筑节能领域有非 常好的应用前景，但是其导热系数较低，影响调温效果，石墨烯的导热系数达到５ Ｏ００Ｗ／（ｍ·Ｋ）时，加入到定型相 变储能复合材料中可以有效提高其导热系数。本文论述了石墨烯在定型相变储能材料中应用的国内外研究现状、 石墨烯对定型相变储能综合性能的影响，以及石墨烯／相变材料的制备工艺及发展前景，并对如何通过化学改性从 而实现石墨烯组装到相变微胶囊壁技术进行了理论分析。 关键词：相变储能材料；石墨烯；节能；导热系数 中图分类号：ＴＵ ５ 文献标识码：Ａ 文章编号：２０９６～２１１８（２０１６）Ｏ１—００４５—０４
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｇｒａｐｈｅｎｅ ｉｎ Ｆｏｒｍ——ｓｔａｂｌｅ Ｐｈａｓｅ Ｃｈａｎｇｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ
ＸＩＡ０ Ｌｉｇｕａｎｇ，ＺＨＡＯ Ｍｉｎｇｙｕｅ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＭａｔｅｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉｌｉｎ Ｊｉａｎｚｈｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ，Ｃｈｉｎａ ｌ３０１１８）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｒｇａｎｉｃ——ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ｐｈａｓｅ ｃｈａｎｇｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｗｉｔｈ ｌｏｗ ｏｒ ｍｉｄ ｐｈａｓｅ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｒｅ ｗｉｌｄｌｙ ｓｔｕｄｉｅｄ ｎｏｗａｄａｙｓ．Ｉｔ ｈａｓ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ｐｈａｓｅ ｃｈａｎｇｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｈｉｇｈ ｅｎｔｈａｌｐｙ，ｓｍａｌｌ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｖｏｌｕｍｅ，ｂｕｔ ｉｔｓ ｌｏｗ ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ ｈａｓ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｔｈｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ，Ｇｒａｐｈｅｎｅ’Ｓ ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｉｓ ５ Ｏ００Ｗ／（ｍ
ｋ），ｉｔ ｃａｎ ｅｎｈａｎｃｅ ｔｈｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ＰＣＭ．Ｓｏ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｇｒａｐｈｅｎｅ ｉｎ ＰＣＭ ａｔ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｏａｒｄ，ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｇｒａｐｈｅｎｅ ｏｎ ＰＣＭ，ａｎｄ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｇｒａｐｈｅｎｅ／
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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｈａｓｅ ｃｈａｎｇｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｇｒａｐｈｅｎｅ；ｅｎｅｒｇｙ——ｓａｖｉｎｇ；ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ
Ｏ 引言 相变储能材料¨ 可以储存太阳能、环境中的能
量或低价的夜间电能，协调能源利用系统中的供能 与耗能关系。在建筑节能中的应用要求其具有适宜
的相变温度，较高的相变焓，与建材相容，耐久性好， 价格低廉，同时需要较高的导电性能，提高相变储能
效率。常见的相变材料有无机、有机、有机一无机复 合相变材料。无机相变材料具有过冷度，且对基体 具有腐蚀性。有机相变材料导热系数较低，影响了
相变材料的传热效果，导致相变延迟或提前。目前 广泛研究的相变材料是有机一无机定形相变材料，
通常采用在有机相变材料中掺加导电填料以提高它 的导热系数，石墨或膨胀石墨与有机基体形成的复 合相变储能材料已经证明具有较好的导热性能，但
因相容性问题没有解决而限制了其应用。石墨烯作 为纳米材料，为进一步改善定形相变材料的导热性、
封装性、保温性、耐久性提供了可能。
１ 石墨烯结构与性能
石墨烯，是一种二维蜂窝网状的规则六方晶体， 与Ｃ６０、碳纳米管相似，是石墨的同素异构体。２００４ 年，英国曼彻斯特大学Ｇｅｉｍ等人成功制备了片层 石墨烯，并于２０１０年获得了诺贝尔物理学奖 。石
墨烯厚度仅为０．３３５ｎｍ，其片层结构的发现，突破了
收稿日期：２０１６一Ｏ１—１３ 作者简介：肖力光（１９６２一）男，吉林省长春市人，教授，博士，从事建筑材料教学研究。 基金项目：吉林省科技发展计划重大攻关项目（２０１ ３０２０４００９ＳＦ）；吉林省科技发展计划重点项目（２０１４０３０７００５ＳＦ）
二维晶体不可能单独存在的传统理论。 石墨烯的特殊结构，使其具有优良的力学、电
学、热学性能。单层的石墨烯杨氏模量达１ １００Ｇｐａ， 断裂强度是钢铁的１００倍，强度到达１３０Ｇｐａ＿３ ；优
异的热学性能，石墨烯的传热主要是靠声子传热，导
热系数达到５ ｏｏｏｗ／（ｍ·Ｋ），比金属高１０倍以 上 ；室温条件下石墨烯内部载流子可达到１５
０００ｃｍ ／（Ｖ·Ｓ），电阻率仅有１０ Ｑ·ｃｍ 。石墨 烯拥有众多的优异性能，在材料领域掀起了石墨烯
应用研究的热潮。目前应用最多的是将其作为填 料，填充到基体（聚合物、金属、半导体）中。经大量
的实验证明，石墨烯的引用，可以有效地提高复合材
料的力学性能、热学性能、电学性能。石墨烯制备技 术的不断完善，机械剥离、晶体外延生长、化学氧化
还原、化学气相沉积和有机合成 等多种制备方 法，为以石墨烯为掺料的复合材料的研究和应用开
发提供了原料保障。但是，石墨烯作为纳米材料，具 有较大的比表面能，容易发生小尺寸效应、表面效 应，使其在基体中易发生团聚现象，分散不均匀，降
低了石墨烯的优势。通过大量研究，人们发现对石 墨烯进行官能团的接枝，增加其极性，即制备功能化
石墨烯，可以有效地改善石墨烯在基体中的分散性 能，使石墨烯在复合材料中得到更加广泛的应用。
石墨烯在太阳能电池、ＰＴＣ材料（导电性） 、 增强材料导热性（导热性及较高的表面积）、阻燃剂 （阻燃性） Ｊ、静电屏蔽 等方面得到了综合利用。
２石墨烯／相变复合材料的研究现状
２．１ 石墨烯／相变复合材料的制备工艺 ２．１．１ 熔融（溶液）共混法 根据“相似相溶”原理，聚合物因与石蜡、脂肪 酸等有机相变物质在性质、组成上的相似性而与之
有着非常好的相容性，通过熔融共混或者原位聚合 的方法，聚合物的三维网状结构能很好地包覆石蜡、
脂肪酸等有机相变物质而形成形状稳定的相变材 料。Ｑｉ等人¨ 通过简单的共混法制备了聚乙二
醇／氧化石墨烯（ＰＥＧ／ＧＯ）复合相变材料，其中氧化
石墨烯含量从０．５％～６％不等。ＳＥＭ，ＦＴ—ＩＲ等分 析测试发现，当氧化石墨烯含量为４％时，石墨烯均
匀分散，可以形成有效的网络。不仅提高了相变材 料的导电性，而且当温度超过相变材料的熔点时，可
以有效控制有机大分子链的运动，即相变材料的溢
出。石墨烯的掺人使ＰＥＧ初始相变温度范围 （５４．８￣Ｃ～６９．３￣Ｃ）降低到２８．７℃～４０．０￣Ｃ，相变焓 降低不明显。简单的共混法虽然也可以初步改善相
变材料存在的问题，但是掺量较高，相容性不好，且 实验结果受客观因素影响较大。 ２．１．２徽胶囊法
微胶囊法是采用一种或者几种复合的物质将相 变材料封装。制成胶囊式的单元，然后再利用这些
胶囊进行储能，微胶囊外壳通常采用树脂、ＳｉＯ，、硅 酸钙等。有机囊壁材料具有稳定性好、封装性好、韧
性好、制备工艺简单等优点。主要的微胶囊合成方
法有化学合成法，包括原位聚合（ｉｎ ｓｉｔｕ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａ— ｔｉｏｎ）、界面聚合（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）、悬浮聚合
（ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｐｏ￣ｍｅｆｉｚｍｉｏｎ），相分离（ｐｈａｓｅ ｓｅｐａｒａ— ｔｉｏｎ）以及溶胶一凝胶（ｓ０ｌ—ｇｅ１）和电镀（ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａ．
ｒｉｎｇ）等工艺。但此类囊壁力学性能较差、传导率 低、亲水性差，且易燃。而无机囊壁传热性好，耐腐
蚀强、力学性能 优异，起到很好的结构支撑 性¨ 。为了提高微胶囊的应用性能，有机一无机杂
化囊壳结构已经被广泛研究。目前制备方法主要有 溶胶一凝胶法、ｐｉｅｋｅｒｉｎｇ乳液聚合法、无机纳米粒子
填充法（真空吸附法）。微胶囊法制成的相变材料
（固体粉末），有效的解决了相变材料的渗漏问题，
且利于使用、运输和保存。 纪箴等人¨ 采用溶胶一凝胶法，以正硅酸乙酯
（ＴＥＯＳ）为硅源，制备出以石蜡为芯材、二氧化硅为 壁材的相变储能微胶囊。微观石蜡微胶囊形态完
整，结构致密，明显成球形，粒径分布在４ｔｘｍ～１０ｐ￣ｍ 之问，ＳｉＯ，成功的包裹了相变材料。Ｙｕａｎ等人
“两步法”制备了石蜡／Ｓｉ０２／ＧＯ复合相变材料，首 先采用溶胶一凝胶法制备了石蜡／ＳｉＯ：微胶囊，再
将氧化石墨烯引入到ＳｉＯ ，微胶囊粒径平均为 ２０ｕｍ。实验结果表明，石蜡／ＳｉＯ ／ＧＯ相变材料相
变温度与石蜡相近，相变焓降低明显，热导率有所提
高。石墨烯的加入显著提高了相变材料的热稳定 性，５０次冻融循环后，胶囊未出现裂纹。Ｗａｎｇ等
人 采用乳液聚合法制备了氧化还原石墨烯／正二 十烷／二氧化硅（ＲＧＯ／ｎ—ｅｉｃｏｓａｎｅ／ＳｉＯ ）复合相变 材料。利用二氧化硅对相变材料进行封装包裹。实
验结果表明：与ＲＧＯ—ＮａＮＨ４／ｎ—ｅｉｃｏｓａｎｅ／ＳｉＯ２相
比，ＲＧＯ—ＨＴ／ｎ—ｅｉｃｏｓａｎｅ／ＳｉＯ，具有较好的导热
性。在ＲＧＯ—ＨＴ掺量仅为１％时，热导率提高２倍 多，其原因是ＲＧＯ—ＨＴ片层结构较好，具有较大的
比表面积，但相变焓略有降低。在酸性条件下，功能 化石墨烯可以做乳液的稳定剂，将有助于微胶囊的
形成。
肖力光，赵明月：石墨烯在定形相变储能材料中的应用
借助毛细管效应提高相变物质在多孔介质中储 藏的可靠性，使其在发生固液相变时不发生液体泄
漏，同时利用多孔介质导热率高的特点提高换热效
率。目前常用的多孔介质材料主要有硅藻土、珍珠 岩、膨胀黏土等。常采用真空吸附法¨ 进行研究。
层状三维结构的多孔石墨烯复合相变材料，其储热 性能优于碳纳米管等材料，Ｌｉａｎｇ等人¨ 以碳酸钙
作为硬模板制备多孔石墨烯，通过熔融浸渍法制备
ＰＤＭＳ改性多孔石墨烯／棕榈酸复合相变材料。棕 榈酸的吸附量达８０．２％，将石墨烯的多孔结构完全
填充均匀。多孔石墨烯提高了相变材料的热稳定 性，起到了缩短相变材料熔程的作用。
由于高分子链端基团的存在，可通过化学反应
进行接枝或者嵌段制备复合相变材料，这种方法制 备相变材料时，当温度达到其熔融温度上限能够限
制链段的流动性，从而制备出固一固相变材料。 Ａｋｈｉａｎｉ等人¨ 利用“一步法”制备了软脂酸／
氧化铵／石墨烯（ＰＡ／ＯＡ—ＧＯ）定形相变复合材料，
利用模型解释了其自组装三维结构。不仅有效的提 高了复合材料的导电性，而且有效防止相变材料的 渗出。Ｌｉｕ等人¨ 采用此法制备了硬脂酸／氧化石
墨烯（ＳＡ—ＧＯ）定形相变复合材料，并利用ＳＥＭ，
ＴＧＡ对其进行了分析测试。实验结果表明，石墨烯 与相变材料发生的是物理混合，且当石墨烯含量为
石墨烯的性质及其应用前景
石墨烯的性质及其应用前景
石墨烯是一种由碳原子组成的单层网格结构，它是一种非常特殊的材料。石墨烯的独特性质，包括优异的导电性、热导性、力学性能和化学稳定性等，使它成为具有革命性的材料。这篇文章将探讨石墨烯的性质及其应用前景。
一、石墨烯的性质
1. 导电性
石墨烯具有极高的电导率，可以将电子传输速度提高到几分钟之内。由于石墨烯单层是具有零带隙的，其导电性能相当优异，几乎可以实现完美传输。因此，可以将石墨烯用于建立电子传输设备和高频处理器。
2. 热导性
石墨烯具有非常优异的热导率，在室温下，其热导率可以达到5000W/m * K, 而且随着温度的升高，石墨烯的热导率还会迅速增加。这些优秀的热导性能使得石墨烯成为高效的导热材料，它可以用于制造高效的导热设备和电池。
3. 力学性能
石墨烯具有非常优秀的力学性能，它的强度非常高，约为碳纳米管的100倍。即使在非常高的温度下，石墨烯的强度也不会下降，这使得它成为一种特殊的 MEMS 设备制作材料，可以广泛应用于纳米机器人和纳米传感器。
4. 化学稳定性
石墨烯的单层结构使其具有高度的化学稳定性，它甚至可以耐受强酸和强碱的侵蚀，这使得它非常适合用于化学工业领域，如催化剂、分离材料和电极。
二、石墨烯的应用前景
随着对石墨烯的研究不断深入，石墨烯的潜在应用迅速被发掘出来，这些应用包括以下几个方面：
1. 电子传输器件
石墨烯的高导电性和低电阻率使其成为制造电子传输器件的理想材料。例如，可以将石墨烯用于制造高速的场效应晶体管，在高速计算的应用中，石墨烯的优异特性无疑会扮演重要角色。
2. 纳米传感器
由于石墨烯的高灵敏度和可控制的电学特性，它可以用作多种传感器，如压力传感器、生物传感器和光传感器。此外，利用光电特性，石墨烯还可以制成纳米光电传感器。
3. 储能材料
石墨烯可以被用作储能材料，这得益于它的优异电导性和热导性。例如，可以利用其高效的传热性能将石墨烯用于新型高性能电池的制造。
石墨烯气凝胶的用途
石墨烯气凝胶的用途
首先，石墨烯气凝胶在能源领域具有广泛的应用前景。由于石墨烯气凝胶的高比表面积和优良的导电性能，它可以作为高性能电极材料，用于超级电容器和锂离子电池等储能装置中。石墨烯气凝胶具有优异的电容特性，能够实现高能量密度和高功率密度的平衡。此外，石墨烯气凝胶还可以作为催化剂载体，用于催化反应和燃料电池中。
其次，石墨烯气凝胶在环境领域也有很大的应用价值。由于石墨烯气凝胶具有大孔径和高孔隙度的特点，它可用于吸附和分离气体、液体和固体废物。例如，石墨烯气凝胶能够高效吸附有机污染物和重金属离子，具有很好的去除水中污染物的能力。此外，石墨烯气凝胶还可以用于噪声和震动的控制，制备高性能的隔音材料和减振材料。
此外，石墨烯气凝胶还在电子器件中具有重要的应用价值。石墨烯气凝胶可以作为柔性电子器件的基底材料，用于制备柔性显示屏、电子纸和传感器等。石墨烯气凝胶还可以用于制备导电墨水，用于喷墨打印和传导油墨的制备。此外，石墨烯气凝胶还可以用于制备高性能的热界面材料，提高电子器件的热传导性能。
除此之外，石墨烯气凝胶还在航空航天领域有广泛的应用前景。石墨烯气凝胶可以用于制备轻质耐高温材料，用于制造飞机和火箭的结构零件。石墨烯气凝胶还可以用于制备隔热材料，用于飞船的保温层和太阳能热发动机的隔热罩。石墨烯气凝胶还可以用于制备热防护涂层，提高航天器的热稳定性和耐热性。
总之，石墨烯气凝胶具有很多优异的性能，适用于各个领域的应用。目前，石墨烯气凝胶的研究还处于起步阶段，仍然存在一些挑战，如制备成本高、制备工艺复杂等。但随着制备技术的进一步发展，石墨烯气凝胶的应用潜力将会得到更大的发挥，为科学研究和工程应用带来更多的创新和突破。
石墨烯的改性原理及应用
石墨烯的改性原理及应用
1. 石墨烯简介
石墨烯是一种碳原子排列成六角形的二维材料，具有极高的导电性、导热性和机械强度。由于其独特的性质，石墨烯被广泛研究，并在各个领域展现出巨大的应用前景。
2. 石墨烯的改性原理
石墨烯的改性是通过对其进行化学或物理处理来改变其性质，以满足特定的应用需求。常见的石墨烯改性方法有：
• 氧化改性：将石墨烯与氧化剂接触，引入氧原子，形成氧化石墨烯（GO）。氧化石墨烯具有较好的亲水性和分散性，可用于制备复合材料、传感器等。
• 氮化改性：通过氮化剂与石墨烯反应，使石墨烯表面富集氮原子。氮化石墨烯具有较高的导电性，可用于电子器件和催化材料等领域。
• 掺杂改性：将其他元素或化合物引入石墨烯晶格中，如硼、硅、硫等。掺杂石墨烯具有特殊的性能，可用于能源存储、催化反应等领域。
3. 石墨烯的应用领域
石墨烯的独特性质使其在许多领域都有广泛应用的潜力。
3.1 电子器件
石墨烯具有高电子迁移率和优异的导电性能，使其成为下一代电子器件的理想候选材料。石墨烯场效应晶体管、石墨烯集成电路等已成为研究的热点。
3.2 传感器
由于石墨烯的高度灵敏和优异的电子性能，石墨烯传感器在化学传感、生物传感、环境监测等领域具有广泛的应用前景。石墨烯传感器可以高效地检测微量物质，并具有高灵敏度和高选择性。
3.3 储能材料
由于石墨烯的高表面积和良好的电导率，石墨烯被广泛应用于锂离子电池、超级电容器等储能装置中。石墨烯在储能领域具有很高的应用潜力，可以提高储能装置的能量密度和循环寿命。 3.4 催化材料
石墨烯作为催化剂载体具有优异的催化性能。通过改变石墨烯的结构和表面改性，可以调控其对反应物的吸附性能和催化活性，用于催化合成、能源转换和环境保护等领域。
3.5 填料材料
石墨烯具有优异的机械性能和导电性能，可用于制备高性能复合材料。将石墨烯添加到聚合物、金属或陶瓷基质中，可以显著改善材料的力学性能、导电性能和热稳定性，提高材料的综合性能。
二维材料在新能源领域的应用
二维材料在新能源领域的应用
二维材料是指只有一个或几层原子厚度的材料，其中最具代表性的就是石墨烯。石墨烯是由碳原子构成的具有独特结构的二维材料，具有很高的导电性和导热性，同时也具有很高的强度、柔韧性和透明性。随着技术的进步，人们正在探索和研究不同种类的二维材料及其在各个领域的应用。其中，二维材料在新能源领域的应用受到了广泛的关注和研究。
太阳能是未来的主要能源之一，因为它是一种清洁、免费的能源，并且太阳不会枯竭。二维材料在太阳能的应用主要是作为光伏材料。石墨烯具有很高的导电性和透明度，因此可以作为太阳能电池中的透明电极。此外，由于石墨烯具有较高的运输速度和长寿命，因此还可以作为太阳能电池中的电荷传输层。石墨烯在太阳能电池中的应用不仅有助于提高电池的效率，而且可以降低成本，从而使太阳能电池更加经济实惠。
二维材料在储能领域的应用也备受瞩目。电池是一种常见的储能设备，而二维材料在电池中的应用也有很多的潜力。石墨烯具有很高的比表面积和导电性，因此可以作为电容器、超级电容器和锂离子电池等储能设备的电极材料。由于石墨烯具有很高的导电性和稳定性，因此可以提高储能设备的能量密度和循环寿命，从而为储能领域的应用带来新的机遇。
除了太阳能和储能，二维材料还在其他方面的新能源领域得到应用。例如，在光合成领域，二维材料可以作为催化剂和光伏材料，从而使光合成效率提高。在光催化领域，二维材料也可以作为催化剂，从而实现有机污染物的清除。此外，在燃料电池、氢气储存等领域，二维材料也可以发挥独特的作用。
当然，二维材料在新能源领域的应用还面临着一些挑战，例如制备成本高、稳定性需要改进等问题。但是，随着技术的进步和人们对新能源的需求不断增加，相信这些问题会逐渐得到解决。 总之，二维材料在新能源领域具有广阔的应用前景和潜力。石墨烯作为最具代表性的二维材料之一，在太阳能、储能、光合成、光催化等领域都有着广泛的应用。我们相信，在不久的将来，二维材料将会在新能源领域发挥着越来越大的作用，为人类实现可持续发展做出更大的贡献。
石墨烯电池材料的制备与性能研究
石墨烯电池材料的制备与性能研究
石墨烯是一种由单层碳原子组成的材料，具有高导电性和高度机械强度等优良性质，是目前材料领域研究的热点之一。石墨烯材料在能量存储领域也有广泛的研究应用，其中在电池领域的应用备受关注。本文将主要探讨石墨烯电池材料的制备与性能研究。
一、石墨烯电池材料的制备
由于石墨烯的单层结构和极高的比表面积，使得其作为电极材料有着广阔的应用前景。目前制备石墨烯材料有多种方法，如化学气相沉积法、机械剥离法、溶液剥离法等。其中，化学气相沉积法制备的石墨烯材料在电极材料中的应用最为广泛。
化学气相沉积法主要是在惰性气体中将石墨烯材料进行热解或化学反应，然后将过程中产生的气体送入到基板表面得到石墨烯。与其它方法相比，化学气相沉积法可以制备单晶质量高、具有工业化生产条件、可以控制多层石墨烯等收益。在石墨烯材料的电池应用中，电化学沉积法也是石墨烯电池材料制备中的一种重要方法。
二、石墨烯电池材料的性能研究
石墨烯电池材料具有极高的导电性和高比表面积，并有望替代传统锂离子电池中的石墨负极材料和传统电容器中的活性炭等材料。
石墨烯电池材料的优良性质赋予了其在储能方面有着较高的研究价值。目前，石墨烯电池材料在超级电容器、铅酸电池、锂离子电池和锂硫电池等领域都有广泛的应用。值得一提的是，在锂离子电池领域，石墨烯材料作为负极材料的电化学性能得到了很好的提升。
石墨烯电池材料的研究工作中，除了制备工艺，石墨烯材料在电池性能中的变化也是研究的重点之一。一般来说，石墨烯材料的性能表现与其表面形态和结构密切相关，如石墨烯电池材料的比表面积影响其电容性能与能量密度，孔隙大小、密度等因素将影响这些材料的电荷传输和储存性能。
不仅如此，超级电容器中的石墨烯电池材料的电容性能也受到电解液的影响，这包括电解液的缓冲能力、离子浓度以及容积效应等。
三、未来展望
石墨烯电池材料的制备和性能方面的研究将会是一个长期的过程。随着对其导电性、比表面积和电化学性能等方面的深入研究，石墨烯材料在储能领域的应用将会越来越广泛。
石墨烯对电极材料电化学性能的影响研究
石墨烯对电极材料电化学性能的影响研究
电极材料的电化学性能是电池技术中的一个重要因素，其性能直接影响充电和放电效率、储存能力、寿命等电池性能指标。石墨烯作为一种新型二维材料，具有优异的导电性、热导性和机械性能，因此在电化学领域备受瞩目。本文将对石墨烯对电极材料电化学性能的影响进行研究。
一、 石墨烯的电化学性质
石墨烯是一种单层厚度的碳材料，由于其大量的π电子和大表面积，具有很好的电化学性质。石墨烯的电荷转移速度非常快，比传统电极材料更快，因此具有更高的电导率和更好的储能特性。另外，石墨烯的物理结构也影响其电化学性质，如其球形结构可使其表面积增大，从而改善充电和放电效率等电化学性能指标。
二、 石墨烯对电极材料的改性效果
石墨烯可以被加到传统的电极材料中，从而改善材料的电化学性能。石墨烯改性后的电极材料具有更高的电化学反应速率，压降和内阻减小等优越的性能，有助于电池的高速充放电，提高电池效率和能量密度。
三、 石墨烯在超级电容器中的应用
石墨烯不仅可以应用在锂离子电池等传统电池结构中，还可以应用在超级电容器中，能够提高其能量密度和功率密度。在超级电容器中，“石墨烯/离子液体”电极的性能也显著地超越了传统的“活性炭/离子液体”电极。
四、 石墨烯在燃料电池中的应用
由于石墨烯材料具有很好的导电性和导热性，因此能够被用作燃料电池的断流板材料，改善燃料电池的催化效率和传输效率。同时，石墨烯的与金属材料的复合物也能够在燃料电池中被应用，构建出高效、低成本、高性能的电化学反应催化剂。 五、 石墨烯材料的应用前景
石墨烯材料的优异性能和独特的电化学性质使其在电池领域较为广泛的应用，并且其应用前景十分广阔。石墨烯材料的生产工艺不断改良，也为其在大规模生产中的应用奠定了基础。
综上所述，石墨烯作为一种新型二维材料，具有着优异的电化学性质和性能改善能力。在电池技术中，石墨烯被广泛运用，有助于提高电池的储能特性、充放电效率和寿命等性能指标。石墨烯材料的应用前景也十分广阔，能够为电池技术的发展带来更加可靠、高效的解决方案。
石墨烯的制备方法及其应用特性
万方数据
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石墨烯的制备方法及其应用特性
作者：张伟娜， 何伟， 张新荔， Zhang Weina， He Wei， Zhang Xinli
作者单位：西安交通大学能源与动力工程学院化学工程系,西安,710049
刊名：
化工新型材料
英文刊名： NEW CHEMICAL MATERIALS
年，卷(期)：2010，38(z1)
被引用次数：0次
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石墨烯在节能领域的应用分析及前期示范研究
饶文涛 博士
（wtrao@)
摘要：钢铁、石化、水泥等高耗能行业在生产过程中，会产生大量余热，中高温余热可以余热发电等技术加以利用，大量的中低温余热仍大量排放，目前余热利用率仅30%，移动相变储热技术可以将工业过程中的中低温余热回收利用，但以往由于相变材料导热性差，影响了该技术的效率和规模，本文尝试使用石墨烯与相变材料结合的方法进行研究，发现储热组件的温度均匀性有明显的改善，最后本文还指出了石墨烯在节能减排领域的一些可能的应用前景。
关键词：高耗能行业、中低温余热利用、相变储热、石墨烯
Graphene phase change thermal storage heating system
development and application demonstration
Rao Wentao ,Wang Chunlong
(Shanghai Sunred New Material Engineering Co., LTD, 201900)
Abstract: the steel in the process of production of steel, will also be a large number of primary energy such as
coal is converted into steel for the effective heat and waste heat, waste heat is one of the best new energy,
steel mill after the high temperature of waste heat utilization, in a large number of low temperature waste heat
is still a large number of emissions, mobile phase change thermal storage technology in the industrial process of
储能材料和电池技术的研究进展
储能材料和电池技术的研究进展
能源是现代社会发展的重要驱动力，而电池作为现代电子产品和新能源的能量提供者，日益受到人们的重视。随着科技的发展，我们不断探索新的材料和技术，以提高电池的性能和储能效率。本文将介绍关于储能材料和电池技术的研究进展，包括新型储能材料和新型电池结构的研究和应用。
一、新型储能材料的研究进展
1. 石墨烯
石墨烯是一种具有单层碳原子排列的材料，具有极高的比表面积和电导率。近年来，石墨烯被广泛应用于电池领域，可以作为电极材料和导电添加剂。石墨烯的高比表面积可以增加电池的电容量和储能密度，同时优异的电导率也可以提高电池的性能。
2. 二氧化钛纳米材料
二氧化钛具有良好的化学稳定性和电化学性能，在锂离子电池中具有广泛的应用前景。由于其比表面积大和多孔性结构，纳米二氧化钛可以增加电极材料的表面积和储能密度。同时，纳米材料还可以提高离子在电极材料中的扩散速度，从而提高电池的循环性能和寿命。
3. 硅基材料
硅是一种具有高比容量和储能密度的储能材料，在锂离子电池中具有广泛的应用前景。然而，硅的晶体结构容易发生体积膨胀，导致电极材料的破裂和寿命短。因此，研究人员通过改变硅的晶体结构和纳米化处理来解决这个问题。目前，硅基复合材料、纳米多孔硅和硅纳米线等材料的应用已经得到了广泛研究和应用。
二、新型电池结构的研究进展
1. 固态电池
传统的锂离子电池采用液态电解液，存在着燃烧和泄漏的危险，并且电解液中的溶剂和盐会导致电池寿命短。因此，研究人员开发了新型固态电池，采用固态电解质代替液态电解液。固态电池具有更加安全和稳定的性能，同时还具有更高的能量密度和短路问题得到有效解决。
2. 锂硫电池
锂硫电池采用硫材料作为正极，锂金属作为负极，具有更高的比能量和储能密度。近年来，锂硫电池得到了广泛研究和应用。然而，锂硫电池在循环过程中存在着硫的溶解和枝晶生长等问题，严重影响了电池的寿命和循环性能。因此，研究人员通过改变电极结构和添加功能性涂层等方式来解决这个问题，目前锂硫电池的性能已经得到了大幅提高。
相变材料的性能和应用
相变材料的性能和应用
相变材料是一类能够在温度、压力等条件改变下发生相变的材料。由于其独特的性质，相变材料在许多领域中都有着广泛的应用。
一、相变材料的性能
相变材料的主要性能表现为其储存、释放和调节能量的能力。相变材料能够吸收和释放大量的潜热能，使其在温度变化过程中具有良好的热稳定性。相变材料的相变温度和潜热值是其性能的关键指标，这些指标直接影响其在各领域的应用。
相变材料的分子结构也是决定其性能的关键因素之一。有机相变材料通常具有较小的分子量和分子间的弱相互作用，从而具有较小的相变温度和热容；无机相变材料通常具有较大的分子量和较强的分子间相互作用，从而具有较高的相变温度和热容。
二、相变材料的应用
1. 热力学调节材料：相变材料的储能特性使其成为一种高效的储能设备。相变体温带的使用广泛，目前已被应用于原子能、机动车辆、建筑和医疗器械等领域。
2. 温控材料：相变材料还可以作为一种可控的温度控制媒介，用于食品、纺织品、航天器和电子设备等领域。例如，可以制成保温杯，使水的温度保持在一定的范围内，更好地保留水分和味道。
3. 节能材料：相变材料的储能特性还可以应用于建筑节能领域。在建筑群的冬季加热和夏季冷却中，使用相变材料进行储能和释放热能，可以有效地减少建筑能源消耗，提升建筑能效。
4. 光学材料：相变材料的相变特性也可以被应用于光学领域。例如，相变晶体可以用于制造可逆式光学存储器、激光开关和高速光学开关等设备。
5. 生态环保材料：石墨烯相变材料是新型的环保材料，由于其具有良好的热稳定性和导热性能，可以作为环保再生资源节能的加温材料。石墨烯相变材料已经应用于生态温室的温控系统、热水器和电动车加热系统等领域。
三、未来发展
随着技术的不断发展，相变材料在未来的应用前景将会越来越广泛。未来最主要的发展方向是开发新型相变材料，设计具有特定功能的相变材料，并将其应用于新的领域。
同时，利用相变材料的高效、智能、环保、安全等特点，还可以开发相应的智能物联网应用，为产业、社会和环境带来更大的效益。