石墨表面改性

负极材料石墨化工艺流程石墨是一种重要的负极材料，广泛应用于电池、储能设备等领域。

石墨化是将石墨材料进行特殊处理，使其具备更优异的电化学性能和循环寿命。

本文将介绍石墨化工艺的流程及其重要步骤。

一、石墨化工艺流程简介石墨化是通过一系列的物理、化学处理使石墨材料的结构和性能得到优化的过程。

其主要目的是提高石墨材料的导电性、循环稳定性和储锂容量。

石墨化工艺流程通常包括预处理、酸洗、热处理等步骤。

二、预处理预处理是石墨化的第一步，其目的是去除石墨材料表面的杂质和氧化层，以提高后续步骤的效果。

预处理可以采用多种方法，如超声波清洗、浸泡等。

通过预处理，可以有效减少后续步骤中的杂质污染，并提供良好的基础条件。

三、酸洗酸洗是石墨化工艺中的关键步骤之一，主要用于去除石墨材料表面的氧化层和其他不纯物质。

常用的酸洗剂包括浓硝酸、浓硫酸等。

在酸洗过程中，石墨材料需要与酸洗液充分接触，以使氧化层和不纯物质得到彻底去除。

酸洗后，石墨材料呈现出更纯净的表面。

四、热处理热处理是石墨化工艺的核心步骤，通过高温处理可以改变石墨材料的结构和性能。

热处理通常分为两个阶段：石墨化和石墨化后处理。

1. 石墨化石墨化是指将酸洗后的石墨材料在高温下进行热解，使其形成具有高度结晶度的石墨结构。

石墨化过程中，石墨材料的分子间距缩小，晶格结构更加有序。

这种结构改变使得石墨材料具备更好的导电性能和循环稳定性。

2. 石墨化后处理石墨化后处理是为了进一步改善石墨材料的性能。

常见的石墨化后处理方法包括氧化、碳化等。

这些处理方法可以在一定程度上改善石墨材料的储锂容量和循环寿命。

五、总结石墨化工艺是将石墨材料处理成优化结构和性能的关键步骤。

通过预处理、酸洗和热处理等步骤，可以使石墨材料具备更好的导电性、循环稳定性和储锂容量。

石墨化工艺在电池制造和储能设备等领域具有重要应用前景，对提高电池性能和推动新能源技术发展起到了重要作用。

材料科学中的表面改性技术表面改性技术是材料科学中一项重要的技术。

它通过改变材料表面的化学、物理特性来改变其性能。

目前，表面改性技术在国家经济、环保、卫生、医疗、能源和其他应用领域中发挥着越来越重要的作用。

表面改性技术可以分为化学表面改性和物理表面改性两类。

化学表面改性是指通过在表面上化学反应形成一层分子膜，改变其化学性质，从而改变其表面特性和性能的方法。

物理表面改性则是指通过物理方法如激光处理，电子束处理等来改变表面的形态和结构。

在实际应用中，表面改性技术的方法有很多种。

其中最常见的有等离子体表面改性、复合离子束表面改性、离子交换等技术。

等离子体表面改性技术是通过等离子体的作用使表面产生化学反应，形成一层分子膜以改善材料的表面性质。

等离子体表面改性技术在橡胶、塑料、陶瓷、金属等材料的加工过程中，并能有效改善表面的性能。

复合离子束表面改性技术是指将合适的离子束等方法在材料表面强制打入一些异质原子，从而改变其表面的结构、相位和化学性质，改善其特性和性能。

该技术可广泛应用于新材料的开发，在纳米材料、催化材料、涂料和涂层领域中具有广泛的应用前景。

离子交换技术是指通过离子交换树脂或石墨等材料在表面吸附与离子交换，改变材料表面离子分解的能力和酸碱性质，改善其性能的方法。

离子交换技术被广泛应用于环保、通讯和新能源等领域的新型材料的开发和生产过程中。

表面改性技术不仅可以改善材料本身的特性和性能，从而改善其应用的关键技术，而且还有利于新型材料的开发。

同时，表面改性技术在环保、卫生和医疗等领域应用也日益增多。

通过表面改性技术，材料的应用范围将会更加广泛，为社会和人类的发展做出更大的贡献。

总之，表面改性技术作为一项重要技术，不仅在材料科学领域有着广泛的应用前景，还对人类的工业生产和社会发展具有极其重要的意义。

随着新型材料的不断涌现，我们相信表面改性技术在未来的发展中将会有更广泛的应用和发展前景。

—115—《装备维修技术》2021年第5期1 石墨烯的制备方法1.1 氧化还原法氧化还原法主要是利用强氧化剂和强酸对石墨实施氧化处理，从而在石墨的表面形成环氧、羟基以及羧基等多种含氧基团，进一步降低手摸层间的相互作用，增大石墨层间距离，制备出氧化石墨烯，其实也就是人们常说的GO ，之后再利用相应的化学方法或者高温作用还原GO ，将其表面附着的含氧基团去除，最终得到我们所需要的石墨烯。

这种制备方法具体操作过程中，由于GO 表面存在大量的含氧基团，其中中央区域分布最多的是环氧基团和羟基基团，羧基基团主要分布在GO 的边缘区域。

采用氧化还原法制备石墨烯，由于无法彻底消除各类含氧基团，造成最终制备的石墨烯存在一定的缺陷，但最大的优势就是制备成本低且操作简便，所以还是存在较为广阔的应用前景［1］。

1.2 GO 的还原GO 还原法包含了溶液热还原法、热还原法以及化学还原法三种。

下面就这三种制备方式进行简要论述。

首先，溶液热还原法具体操作步骤：先将GO 均匀分散在溶液当中，然后对溶液进行加热处理，在此环境下可以促使GO 表面的含氧基团去除干净，同时也可以在一定程度上抑制石墨烯片层的重新堆叠。

相关学者研究表明，将GO 水悬浮液放置到180摄氏度的热反应器当中，静置六个小时之后可以得到纯度比较高的石墨烯。

而且通常情况下溶液的极性越大，GO 还原处理就越容易。

其次是热还原法，这种还原方式是在惰性气体保护环境下，将GO 温度升到230摄氏度，这样便能够有效去除GO 表面的含氧基团，由于是高温去除所以被人们称作热还原。

可是在热还原处理中会造成石墨烯片层的重新堆积，所以最终得到的通常为石墨结构，而不是预期的石墨烯结构。

只有GO 升温非常迅速情况下才有可能获得石墨烯结构［2］。

再次，化学还原法是利用一些强还原剂对GO 实施还原处理，采取这种方法可以获得质量比较好的石墨烯。

我国目前最常采用的强还原剂主要为水合肼。

研究发现，利用水合肼还原得到的石墨烯的电导性可以达到2420S/m ，通过对还原时间、温度和水合肼含量的调控实现了对GO 的可控还原。

Journal of Advances in Physical Chemistry 物理化学进展, 2016, 5(2), 48-57Published Online May 2016 in Hans. /journal/japc/10.12677/japc.2016.52006Progress in Surface Propertiesand the Surface Testing of GrapheneJinfeng Dai1*, Guojian Wang1,2, Chengken Wu11School of Materials Science and Engineering, Tongji University, Shanghai2Key Laboratory of Advanced Civil Engineering Materials, Ministry of Education, ShanghaiReceived: Apr. 22nd, 2016; accepted: May 10th, 2016; published: May 13th, 2016Copyright © 2016 by authors and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/AbstractGraphene has been paid much attention for its special two-dimensional structure and excellent physicochemical properties. Researchers have done a great number of studies on these fields, and have made lots of outstanding results, while less on the surface properties, relatively. However, the surface properties of graphene usually play an important role in the practical application of graphene-based materials, especially, in the nano-composites, nano-coating and electrical nano- devices. In this review, the recent developments of surface properties and surface modification of graphene are summarized, where the relationship between the structure and surface properties of graphene is highlighted. The method of surface testing is also compared and commented on briefly. We believe that the future prospects of research emphasis on preparation of functiona-lized graphene with special surface properties, and a new comprehensive technique for testing the surface properties of graphene. Finally, the current challenges of research on structural surface and surface properties of graphene are commented based on our own opnion.KeywordsSurface Properties, Structural Surface, Surface Energy, Surface Testing, Graphene石墨烯的表面性质及其分析测试技术戴进峰1*，王国建1,2，吴承恳11同济大学材料科学与工程学院，上海*通讯作者。

- 1 - 石墨嵌锂转化过程 石墨嵌锂转化过程指的是使用石墨烯结构材料制备锂离子电池材料的技术过程。石墨烯结构材料是以碳为主要原料构建而成，它具有高强度、高抗拉性、超高导电厚度、超高导热厚度等特点，可以极大提高电池的安全性、稳定性和寿命。因此，石墨嵌锂转化过程被视为多元材料研究领域的一个新话题，并受到众多科学家和工程师的关注。 首先，石墨嵌锂转化过程中最关键的一点是石墨烯材料表面的改性。改性的目的是使石墨烯结构可以与其他化学物质连接，以调节嵌锂电池的电化学性能。已经有许多研究发现，石墨烯表面改性的方法可以分为物理改性和化学改性两大类。物理改性包括离子束辐照技术和流体化技术，这两种技术都可以改变石墨烯表面的性质；而化学改性可以把不同的物质改性到石墨烯表面，这样可以改善锂离子电池的电化学性能。 其次，石墨嵌锂转化过程中有许多小细节需要注意。例如，嵌锂过程中，石墨烯材料的表面不能完全覆盖碳粒子，这会产生可改变电池的性能的“空隙”，这样在嵌锂过程中，会影响电池的寿命和安全性。此外，石墨烯材料表面的形貌也不能太复杂，否则会影响电池的极性，从而影响电池的性能。 最后，石墨嵌锂转化过程还包括表面改性材料的结合和分离，以及嵌锂电池的保护技术等方面的研究。在表面改性方面，主要的目的是将改性材料和石墨烯结构材料连接起来，以改善锂离子电池的电化 - 2 -

学性能。另外，嵌锂电池的保护技术旨在在负载放电过程中减少电池内部电荷储存的丢失，以抑制充放电循环中的反应，从而提高电池的安全性和稳定性。 综上所述，石墨嵌锂转化过程，也称为石墨电池技术，已经受到越来越多关注，由于它的超高效率，高安全性和长寿命等优点，已被广泛用于电动汽车电池，宽压范围，太阳能储能等领域，以及电子科技领域，有望成为智能手机、笔记本电脑电池的下一代主流材料。随着工程技术的不断发展，未来石墨嵌锂技术还会有更多的进展，提供更多更有效的解决方案，以满足电池发展所需。

科技成果——建筑绝热石墨聚苯板（SEPS）适用范围民用建筑、公共建筑、工业建筑墙体和屋面、内外墙保温节能工程。

技术原理通过对石墨进行表面活性剂修饰改性，使石墨在苯乙烯单体中具有良好的分散性，在“一步法”TCP悬浮聚合工艺的基础上，将改性后的石墨加入反应体系，解决了因无机粉料的加入而对反应体系稳定性造成的影响；利用片状石墨的镜面效应，有效反射红外线，改变了热传导的方向，生产的低导热可发性聚苯乙烯树脂相比传统可发性聚苯乙烯而言，具有更低的导热系数，降低了能量损失，提高了材料的保温性能，在相同保温效果条件下，原料使用量减少25%以上，从而降低了原材料特别是石油资源的消耗。

石墨聚苯板保温性能的核心指标导热系数≤0.033W/（m·K），保温效果比普通白色聚苯板提升约20%，可进一步提高建筑物节能水平；同样的保温效果，石墨聚苯板占用建筑面积更小。

技术参数建筑绝热用模塑石墨聚苯乙烯（SEPS）塑料泡沫保温板导热系数为≤0.033W/（m·K），较其他节能产品导热系数标准≤0.041W/（m·K）低20%；建筑节能的要求，对外墙保温材料的导热系数有着明确的规定，对照J10997-2017《新疆维吾尔自治区工程建设标准》、XJJ034-2017《公共建筑节能设计标准》，满足模塑聚苯板，表观密度在18-22，导热系数0.033级技术指标要求。

适用条件石墨聚苯板宽度不宜大于1200mm，高度不宜大于600mm，施工完后24小时内，基层及环境空气温度不应低于5℃，夏季应避免暴晒，在5级以上大风天气和雨天不得施工。

技术效果石墨聚苯板节能效果明显。

相同容重的石墨聚苯板比普通聚苯板的导热系数低0.08W/（m·K），同样厚度的两种板材，石墨聚苯板的保温性能更优，保温时间更长，保存温度更高，可满足建筑节能75%的指标要求。

导热系数的测试方法：依据GB/T10294-2008国家标准进行检测。

石墨粘合问题石墨是一种非金属元素，具有优异的导电、导热和润滑性能，因此在许多领域都有广泛的应用。

然而，石墨也存在一些粘合问题，这主要与其物理和化学性质有关。

以下是对石墨粘合问题的探讨。

一、石墨的物理性质对粘合的影响1.表面能：石墨的表面能较高，这使得它在与其他材料进行粘合时容易出现粘附力不足的问题。

为了解决这个问题，通常需要对石墨进行表面处理，如氧化、还原或引入官能团等，以降低其表面能，提高粘附力。

2.层间范德华力：石墨是由碳原子组成的层状结构，层与层之间存在范德华力。

这种力使得石墨在层面上容易滑动，不利于粘合。

为了克服这个问题，可以采用高温高压等方法增加层间范德华力，提高石墨层间的结合力。

3.微观不平整度：石墨的表面微观不平整，这使得粘合剂难以均匀附着，容易出现粘合不均的问题。

为了解决这个问题，可以采用表面机械研磨等方法改善石墨表面的平整度，提高粘合剂的附着效果。

二、石墨的化学性质对粘合的影响1.化学惰性：石墨具有良好的化学惰性，即不易与其他物质发生化学反应。

这使得在某些环境中，如高温、高压、腐蚀等，石墨与其他材料的粘合变得困难。

为了解决这个问题，可以采用化学改性等方法增加石墨与其他材料之间的化学反应，提高粘附力。

2.热膨胀系数：石墨的热膨胀系数较小，而大多数其他材料的热膨胀系数较大。

在粘合过程中，由于温度变化引起的热膨胀差异可能导致石墨与其他材料的分离。

为了克服这个问题，可以采用热膨胀系数相近的粘合剂或通过结构设计来补偿热膨胀差异。

三、解决石墨粘合问题的策略1.选择合适的粘合剂：针对石墨的物理和化学性质，选择适合的粘合剂至关重要。

例如，对于高导电性要求，可以选择导电胶；对于高导热性要求，可以选择导热胶；对于高润滑性要求，可以选择润滑剂。

此外，还需要考虑粘合剂的耐温性、耐腐蚀性等性能。

2.表面处理：对石墨表面进行预处理可以改善其粘合性能。

常见的表面处理方法包括氧化、还原、引入官能团等，可以针对具体应用场景选择合适的处理方法。

表面改性技术在纳米材料制备中的应用一、引言随着纳米科技的发展，纳米材料的制备变得越来越重要。

纳米材料具有独特的物理、化学性质，因此在生物医学、能源、材料科学等领域有广泛的应用。

然而，纳米材料在制备过程中容易因氧化、聚集等问题导致性质降低。

因此，表面改性技术在纳米材料的制备中显得尤为重要。

二、表面改性技术的意义表面改性技术是将纳米材料表面进行改性，使其改善物理化学性质以满足特定需求的一种方法。

表面改性技术的主要作用如下：1、提高纳米材料的分散性。

表面改性技术可以改变纳米材料表面的化学性质，使其与溶液中的其他分子相互作用，以提高其分散性。

2、提高纳米材料的稳定性。

表面改性技术可以改变纳米材料的表面能，使其更加稳定在溶液中。

3、提高纳米材料的特性。

表面改性技术可以增加纳米材料表面的官能团，以提高其反应性和特定应用性能。

三、表面改性技术的方法表面改性技术的方法包括物理方法和化学方法两大类。

1、物理方法物理方法主要通过改变表面化学性质以改善其分散性和稳定性。

物理方法包括：（1）超声波辐照：超声波可以产生局部高温和高压，使纳米材料的表面易于被溶剂湿润和分散。

（2）激光照射：激光照射可以引起纳米材料的表面粗糙度变化和物理性质变化，提高其表面反应活性。

（3）等离子体处理：等离子体处理可以对纳米材料表面进行化学改性。

2、化学方法化学方法通过在纳米材料表面引入官能团来改善其化学性质，提高其反应活性。

化学方法包括：（1）表面修饰：表面修饰是将纳米材料表面引入特定官能团以改善其化学性质。

（2）涂层技术：涂层技术是在纳米材料表面涂一层或多层其他化合物以改善其化学性质。

（3）胶体合成：胶体合成是通过溶液中的胶体合成剂直接改变纳米材料的表面性质。

四、表面改性技术在纳米材料制备中的应用表面改性技术在纳米材料制备中有广泛应用。

以下是几个典型的例子：1、金属纳米粒子的制备：对纳米金属粒子进行表面改性可以控制其粒径分布和形貌，从而达到定向合成纳米粒子的目的。

人造石墨与天然石墨表面的官能团分析一、简介1.1 人造石墨与天然石墨的区别石墨是一种重要的非金属矿物，通常存在于沉积岩、变质岩和岩浆岩中。

从形成过程来看，石墨可分为天然石墨和人造石墨两类。

天然石墨是通过地质作用形成的天然矿物，其主要成分为碳元素。

而人造石墨是通过人工处理天然石墨或其他碳源制备而成的。

1.2 石墨表面的官能团石墨的表面具有一定的化学活性，其官能团主要包括羟基、羧基、酮基、羰基等。

这些官能团对石墨的物理和化学性质具有重要影响，尤其对于石墨的增强改性和功能化应用具有重要意义。

二、人造石墨与天然石墨表面官能团的比较2.1 天然石墨表面的官能团天然石墨的表面通常包含有氧化物、羟基、羧基等官能团。

这些官能团的存在使得天然石墨具有一定的亲水性和化学活性。

然而，天然石墨的官能团含量和分布是不均匀的，这导致了其性能的不稳定性。

天然石墨通常需要经过表面改性才能满足特定的应用需求。

2.2 人造石墨表面的官能团与天然石墨相比，人造石墨的表面官能团含量和分布通常更加均匀。

通过控制制备工艺和表面处理方法，可以有效地调控人造石墨表面的官能团类型和含量。

这使得人造石墨在一些特定的应用领域具有明显的优势，例如在聚合物复合材料、润滑剂、电池材料等方面的应用具有广阔的前景。

三、影响因素和应用前景3.1 影响石墨表面官能团的因素石墨表面官能团的类型和含量受到多种因素的影响，包括原料的品质、加工工艺、表面处理方法等。

选择合适的原料和制备工艺，以及利用表面处理技术进行改性，可以有效地调控石墨表面的官能团，从而实现其在不同领域的特定应用需求。

3.2 应用前景石墨作为一种重要的功能材料，在电池材料、填料增强材料、润滑材料等领域具有广泛的应用前景。

通过调控石墨表面的官能团类型和含量，可以实现其在这些领域的特定功能，例如提高电池材料的循环性能、提高复合材料的力学性能、改善润滑性能等。

四、结论石墨表面的官能团对其物理和化学性质具有重要影响，通过对人造石墨和天然石墨表面官能团的比较分析，可以发现人造石墨在表面官能团类型和含量方面具有一定的优势，这为其在特定领域的应用提供了良好的基础。