石墨烯粉体表面改性的目的与难点分析

石墨烯结构是层状的，由于范德华力，表面惰性碳很容易被复合，这很难在水和有机溶剂中均匀分布。为了改善石墨烯粉体的分散性，在制备过程中需要对石墨烯表面进行粉末改性。改善在有机溶剂中的分散性，发挥石墨烯的性能。

石墨烯是由碳原子组成的二维晶体，只有一层原子厚度。在2015年被发现之前，它既是薄的材料，其强度比好的钢高200倍。同时，它具有良好的弹性，拉伸宽度可以达到自身尺寸的20%。这是目前自然界中薄、坚固的材料。如果用一块面积为1平方米的石墨烯来做吊床，如果它的重量小于1毫克，它就可以承受一公斤重的猫。

目前，石墨烯有希望的应用是成为硅的替代品，制造超微型晶体管，以及生产未来的计算机。使用石墨烯代替硅将使计算机处理器的速度提高数百倍。石墨烯结构是层状的，由于范德华力，表面惰性碳很容易被复合，这很难在水和有机溶剂中均匀分布。为了改善石墨烯粉体的分散性，在制备过程中需要对石墨烯表面进行粉末改性。改善在有机溶剂中的分散性，发挥石墨烯的性能。

石墨烯粉体的表面改性方法有哪些?

石墨烯粉体的表面改性一般是对氧化石墨烯进行改性，更容易操作。石墨烯的化学改性比物理改性更常见、更稳定。化学修饰方法一般分为共价键修饰和非共价键改性。

1.石墨烯粉体的共价键改性

共价键修饰是将官能团与氧化石墨烯表面的“含氧基团”“缝合”。因为氧化石墨烯上有羧基(COOH)、羟基(-OH)，环氧基(-O-)、羰基(C=O)等活性基团，可以与一些小分子或大分子反应，这些基团与其他分子之间的化学反应可以用于共价键官能化石墨烯表面;此外，石墨烯应通过原位共价键(G)进行修饰。

2.石墨烯粉体的非共价键改性

除了共价键官能化外，石墨烯表面还可以通过非共价键连接方法进行官能化，石墨烯的表面可以通过π-π相互作用、离子键、氢键等超分子相互作用进行修饰，以改善分散性。因为石墨烯本身具有更高的共轭体系，所以含有结构或芳香结构的具有相同π-π键的小分子和聚合物容易发生更强的相互作用。然而，将引入其他组分，如生物聚合物、表面活性剂、离子液体、纳米颗粒等。

除了这些方法，还有一些方法可以改变石墨烯的电子性质。其效果是降低表面能并提高石墨烯粉体的性能。广泛应用于纳米电极、电容器、生物传感器、药物输送、太阳能电池、储氢、晶体管、聚合物纳米复合材料等领域。