石墨烯（GE）和氧化石墨烯（GO）

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       一、技术及机理

1、核心技术：

本项目核心技术是采用的是氧化还原法(Hummers法)，其基本原理是以石墨为原料，先在溶液中用强酸处理形成石墨插层化合物，然后加入强氧化剂对其进行氧化，破坏石墨完整的晶体结构，从而在石墨表面引入含氧官能团，形成能够在溶液中分散的氧化石墨或氧化石墨烯，最后通过各种还原法将氧化石墨烯还原，得到不同大小和厚度的石墨烯。

本项目的关键技术就是对氧化石墨烯进行还原，我们采用电化学还原法，此方法是一种绿色、快速的制备石墨烯的方法，并且能够完全去除氧化物中的各种含氧基团，将氧化石墨烯还原为石墨烯。

2、创新点：

1)该方法所需原料石墨价廉易得、制备过程简单，并且单层石墨烯溶液能够很方便地以单分散的方式存在，可用溶液旋涂的方式涂覆在任意基底上，进而应用于大规模有机器件、光伏以及电化学器件中。

2)我们对基本的Hummers法进行了改进和突破，能够大量生产，该制备方法的产量可以达到年产吨级甚至百吨级。

3)我们在生产石墨烯的过程中能够控制石墨烯的片径大小，我们生产的石墨烯按照片径的大小区分有多种规格，从50目到5000目不等(目数越少，片径越大;目数越大，片径越小)。

二、研究意义

石墨烯自2004年被发现以来，便被热门誉为新材料之王。石墨烯是世上最薄也是最坚硬的纳米材料 ，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光;导热系数高达5300 W/(m·K)，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15 000 cm2 /(V·s)，又比纳米碳管或硅晶体高，而 电阻率只约10^6 Ω·cm，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。

性能如此优异的石墨烯材料，更是有望改变世界的神奇材料却面临一个严重的问题，那就是石墨烯量产极为困难，高昂的价格导致石墨烯产业无法顺利的发展，针对这一问题，碳世纪的科技人员进行了多年的研究，终于找到了一种石墨烯量产且单层率在99%以上的制备方法，突破了石墨烯量产难的问题，为推进石墨烯的应用做出了巨大的贡献。

三、成果及优势

1、石墨烯宏量制备技术已经成熟并转向工业化生产：目前，已经在常州、潍坊等地建设石墨烯宏量制备生产基地，计划8月份可上线试运行。

2、目前的小型实验生产线，单班8小时工作制，产量可以达到月产5公斤，单层率99%以上。

3、无锡的生产线2015年6月投产，产能为年产半吨石墨烯。

4、通过工艺控制和变化，可以生产出不同规格的石墨烯和氧化石墨烯产品，目前已转化出如下成果：

50目石墨烯(GE)干粉

300目石墨烯(GE)干粉

5000目石墨烯(GE)干粉

50目石墨烯(GE)分散液(水)

300目石墨烯(GE)分散液(水)

5000目石墨烯(GE)分散液(水)

50目氧化石墨烯(GO)干粉

300目氧化石墨烯(GO)干粉

5000目氧化石墨烯(GO)干粉

50目氧化石墨烯(GO)分散液(水)

300目氧化石墨烯(GO)分散液(水)

5000目氧化石墨烯(GO)分散液(水)

四、应用前景

石墨烯(Graphene)是一种由C原子经sp2电子轨道杂化后形成的蜂巢状的准二维结构，是C元素的另外一种同素异形体。与其他新材料相比，石墨烯具有众多优良的特点。物理性能优良，可用作超薄超轻飞机材料，超韧防弹衣材料，太空电缆材料等。电子传输速度快，可用作半导体材料，太阳能电池电极材料，纳米传感器材料，储能材料等。导电性良好，可用于高频电路材料，超级计算机芯片材料等。光学性能优良，可做液晶显示屏材料，光电化学电池材料等。生物性能良好，可做抗菌材料。石墨烯还常被用于做储能材料，无极金属离子的检测，气体传感器等众多的领域。