【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，將此項(xiàng)技術(shù)列入企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 II、石墨烯功能化技術(shù)： （ 1）以不同領(lǐng)域?qū)κ┎牧系男枨鬄槟繕?biāo)導(dǎo)向，以材料的基本化學(xué)設(shè)計(jì)原理為指導(dǎo)，以石墨烯的基本化學(xué)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，探討石墨烯表面功能基團(tuán)設(shè)計(jì)規(guī)律和理論，發(fā)展石墨烯表面修飾和結(jié)構(gòu)控制的系統(tǒng)方法。 （ 2）系統(tǒng)發(fā)展具有特殊功能的化學(xué)基團(tuán)修飾方法和技術(shù)，引入特定基團(tuán)包括（ 1）強(qiáng)酸性陰離子基團(tuán)，如磺酸根，膦酸基等；（ 2）弱酸性陰離子基團(tuán)，如羧基等；（ 3）弱堿型陽(yáng)離子基團(tuán)如二乙基三胺、氨基等；（ 4）配位基團(tuán)如乙二胺三乙酸、乙二胺四乙酸等高效絡(luò)合基團(tuán)；（ 5）特殊基團(tuán)如巰基 等。 （ 3）發(fā)展新的合成方法，主要開(kāi)展物理吸附、高分子修飾、硅烷化技術(shù)、化學(xué)鍵合技術(shù)研究，為具有特定結(jié)構(gòu)分子功能材料的合成提供新途徑。 （ 4）利用常規(guī)方法分析石墨烯表面的正負(fù)離子基團(tuán)密度， zeta 電位、等電點(diǎn)、比表面積、表面孔徑大小等基本因素。建立碳納米材料功能化過(guò)程的跟蹤與表征方法，研究功能分子在石墨烯表面的組裝、鍵合過(guò)程，探索反應(yīng)機(jī)制。 （ 5）發(fā)展不同摻雜工藝，制備氮、硼、硫、硒摻雜石墨烯材料，闡釋石墨烯的摻雜機(jī)制，研究摻雜度、摻雜條件等對(duì)其作為電池材料、電容器材料性能的影響，發(fā)展摻雜石墨烯的批量生產(chǎn) 技術(shù)。 （ 6）建立石墨烯材料功能化過(guò)程跟蹤與表征方法，研究功能分子在石墨烯表面的組裝、鍵合過(guò)程，探索反應(yīng)機(jī)制。利用常規(guī)方法分析石墨烯表面的正負(fù)離子基團(tuán)的密度、 zeta 電位、等電點(diǎn)、比表面積、表面孔徑大小等基本因素性質(zhì)。 （ 7）利用 XRD、電子顯微分析及拉曼光譜等手段研究石墨烯微觀結(jié)構(gòu)，對(duì)石墨烯特性、缺陷、雜質(zhì)等對(duì)后續(xù)材料性能的影響進(jìn)行表征與評(píng)價(jià)?？疾觳牧系奈⒂^結(jié)構(gòu)，構(gòu)建材料與性能構(gòu)效關(guān)系。 III、石墨烯復(fù)合材料的制備及應(yīng)用 （ 1）發(fā)展與導(dǎo)電油墨基底相容性石墨烯 。通過(guò)對(duì)石墨烯的表面改性，實(shí)現(xiàn)與其他導(dǎo)電材料的復(fù)混；實(shí)現(xiàn)石墨烯漿料的穩(wěn)定性、均勻性等基本要求；設(shè)計(jì)以石墨烯為基本組成的電子打印墨水、絲網(wǎng)印刷油墨材料。 （ 2）發(fā)展與防腐涂料相容性石墨烯。石墨烯粉體材料的大規(guī)模表面改性和分散技術(shù)開(kāi)發(fā)；石墨烯防腐涂料制備工藝開(kāi)發(fā)；石墨烯防腐涂料的應(yīng)用工藝開(kāi)發(fā)。 （ 3）發(fā)展石墨烯基紡織添加劑。攻克石墨烯共混纖維的關(guān)鍵紡絲工業(yè)難題；實(shí)現(xiàn)石墨烯共混纖維的宏量可控生產(chǎn)；實(shí)現(xiàn)石墨烯涂層純棉織物的紫外透過(guò)率 %；實(shí)現(xiàn)石墨烯在紡織品中的添加量 5%。 （ 4）發(fā)展石墨烯橡膠添加材料。石墨 烯改性橡膠作為增強(qiáng)材料應(yīng)用于高端橡膠制備。制備良好的機(jī)械性能、耐熱性能、化學(xué)穩(wěn)定性和導(dǎo)電性的石墨烯 橡膠絕緣電纜；制備低密度、良好的阻氣性、出色的耐磨性輪胎。 IV、石墨烯 /電池材料的構(gòu)建及應(yīng)用 （ 1）發(fā)展石墨烯復(fù)合高功率電極材料的制備技術(shù)。實(shí)現(xiàn)石墨烯在 N甲基吡咯烷酮（ NMP）， DMSO 等有機(jī)溶劑中的可控均勻分散。采用機(jī)械、化學(xué)方法將石墨烯與磷酸鐵鋰、錳酸鋰、碳黑 /碳納米管等電極材料復(fù)合，構(gòu)建石墨烯 /電池材料結(jié)構(gòu)。 （ 2）考察不同表面功能石墨烯材料對(duì)電池充放電特性影響，研究石 墨烯材料對(duì)鋰離子電池可逆容量和大電流放電性能的影響規(guī)律，考察石墨烯提高鋰離子動(dòng)力電池安全性及功率特性的機(jī)制。 （ 3）考察不同石墨烯處理方式及添加方式對(duì)電池電化學(xué)性能的影響，建立石墨烯特性如尺寸、層數(shù)等與電池放電比容量、倍率性能及循環(huán)性能的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 （ 4）發(fā)展高容量電極材料的制備技術(shù)：采用復(fù)合技術(shù)，將石墨烯與高容量電極材料復(fù)合，制備納米級(jí)高容量復(fù)合電極材料，從根本上改善電極材料的導(dǎo)電性，提高其循環(huán)壽命。 （ 5）在納米尺度研究石墨烯在電極材料結(jié)構(gòu)中的電子和離子傳輸特性。利用拉曼 、電化學(xué)交流阻抗譜儀、紅外， XPS 等技術(shù)，在納米尺度研究石墨烯材料與電池材料的界面效應(yīng)、納米尺寸效應(yīng)、熱傳導(dǎo)和電子傳質(zhì)過(guò)程，考察充放電過(guò)程中石墨烯表面基團(tuán)、缺陷、石墨烯與電極材料的相容性對(duì)鋰離子、電子等電極過(guò)程的影響；采用循環(huán)伏安法考察石墨烯復(fù)合電極材料中的鋰離子嵌入和脫出過(guò)程以及循環(huán)特性。 （ 6）研究石墨烯復(fù)合電極材料在鋰離子動(dòng)力電池中的應(yīng)用技術(shù)，包括正負(fù)極匹配性和電池結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，研究石墨烯鋰離子動(dòng)力電池在快速充放電時(shí)的特征，闡明石墨烯提高鋰離子動(dòng)力電池安全性的機(jī)制。實(shí)現(xiàn)石墨烯在高功率鋰離子動(dòng)力電池中的 應(yīng)用。 （ 7）石墨烯在超級(jí)電容器中的應(yīng)用：主要研究石墨烯 石墨烯超級(jí)電容器的制備及應(yīng)用；石墨烯 石墨烯 /聚合物復(fù)合材料超級(jí)電容器的制備及應(yīng)用；石墨烯 石墨烯 /氧化物復(fù)合材料超級(jí)電容器的制備及應(yīng)用；石墨烯 /聚合物 /氧化物 碳超級(jí)電容器的制備及應(yīng)用。 Ⅴ、氧化石墨烯水處理材料應(yīng)用 （ 1）利用我們前期發(fā)展的技術(shù)深入研究氧化石墨烯的表面基團(tuán)引入過(guò)程、在分子水平上設(shè)計(jì)氧化石墨烯的表面結(jié)構(gòu)和性能，發(fā)展表面合成技術(shù)，控制不同表面基團(tuán)的比例、密度。 （ 2）發(fā)展完善重金屬和氧化石墨烯材料相互作用的表征方法；研究表面基團(tuán)與目標(biāo) 污染物的界面相互作用機(jī)理、吸附機(jī)理與動(dòng)力學(xué)。通過(guò)調(diào)整起始濃度、溫度、溶液 pH值，進(jìn)一步研究對(duì)吸附能力和動(dòng)力學(xué)的影響，模擬實(shí)際污水體系，研究金屬離子之間的吸附競(jìng)爭(zhēng)。 （ 3）利用 13C 對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行標(biāo)記，實(shí)時(shí)跟蹤研究氧化石墨烯材料在水處理過(guò)程中流失情況，檢測(cè)評(píng)估氧化石墨烯材料的穩(wěn)定性和應(yīng)用于飲用水處理中的安全性。 （ 4）設(shè)計(jì)以氧化石墨烯材料為主的過(guò)濾裝置。把氧化石墨烯和常用碳材料結(jié)合，利用常規(guī)碳吸附材料的實(shí)用性和氧化石墨烯納米材料的強(qiáng)吸附去除金屬離子的功能，兩者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)高效處理廢水/飲用水中重金屬污染物 。 （ 5）設(shè)計(jì)實(shí)用的用于工業(yè)廢水處理的氧化石墨烯材料重金屬污染去除系統(tǒng)，在項(xiàng)目后期設(shè)計(jì)對(duì)工業(yè)廢水重金屬實(shí)行深度處理技術(shù)的示范裝置，達(dá)到無(wú)毒排放。和重金屬污染企業(yè)合作，建立標(biāo)準(zhǔn)的氧化石墨烯材料深度處理系統(tǒng)和示范裝置，考察實(shí)用性和實(shí)用體系開(kāi)發(fā)的可能性。 （ 6）設(shè)計(jì)用于飲用水處理的氧化石墨烯材料凈水系統(tǒng)，優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，對(duì)飲用水中重金屬實(shí)行深度處理技術(shù)。選擇在 XX 魯南等地區(qū)重金屬污染較重的、鉛、砷超標(biāo)的地區(qū)建立氧化石墨烯材料飲用水深度處理示范裝置，考察可靠性、實(shí)用性。 （ 7）對(duì)高濃度重金屬?gòu)U水進(jìn)行實(shí)際處理，處理后的 水符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB219002020電鍍廢水排放標(biāo)準(zhǔn)（如： Pb， Ni）。 二、工程實(shí)驗(yàn)室的基本情況 發(fā)展規(guī)劃及近中期目標(biāo) 發(fā)展規(guī)劃： 我 公 司擬投資 1500 萬(wàn)元，組建 XX 市 功能化石墨烯材料工程研究中心 ，建設(shè)地點(diǎn)位于金鄉(xiāng)縣胡集鎮(zhèn) XX 化學(xué)工業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)。擬建中心實(shí)驗(yàn)室、分析室面積 500m2，中試車(chē)間面積 2020m2，添置分析檢測(cè)儀器，進(jìn)行石墨烯材料及相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)、工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的石墨