从石墨到石墨烯:在能源与环境中的应用
中国天然石墨资源十分丰富,既有鳞片石墨,也有微晶石墨.近年来,这些资源又可以加工成石墨烯.这些原料既能够应用于储能器件,又能够用于环境保护.天然鳞片石墨一直是锂离子电池的主要负极材料,但是要经过粉碎、分级、球型化、包覆处理.近年来,微晶石墨也在负极材料里得到了很好的应用.鳞片石墨可以制成高密度石墨板加工成质子交换膜燃料电池双极板。微晶石墨还可以制成各向同性石墨，进一步提纯为核级石墨应用于高温气冷堆，是安全的第四代核反应堆。膨胀石墨及其低密度块体材料，由于其具有很好的亲油疏水性，可以作为水体与土壤中的有机污染物和油类的高效吸附剂，应用于港口和海水中的油类污染控制。两种天然石墨均可以通过合适的工艺加工成纳米石墨片或者少层石墨烯，这种工艺是规模化制备石墨烯的主要方法。石墨烯材料可以用于锂离子电池的导电剂，已经得到了广泛应用。高密度石墨烯块体材料也是高能量密度超级电容器主要电极材料，同样三维重构石墨烯可以在锂硫电池中作为限域反应的重要材料。石墨烯负载金属或者氧化物后，将会是提高锂离子电池容量的主要负极材料，如石墨烯负载硅、锡、氧化铁等，可以大大提高电池容量。石墨烯也可以通过电纺丝技术制成薄膜或者织物，作为柔性电池的电极材料。同样，这些材料也可以用作高效吸附剂用于环保。
鳞片石墨 微晶石墨 电极材料 吸附剂
康飞宇
清华大学深圳研究生院;清华-伯克利深圳学院;清华大学材料学院
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2016-11-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）