編號：NMJS05337
篇名：石墨烯化聚合物的合成和應(yīng)用
作者：宋琪； 李祥龍； 郝龍； 智林杰；
關(guān)鍵詞：石墨烯； 聚合物； 石墨烯化聚合物； 自下而上； 自上而下；
機(jī)構(gòu)： 國家納米科學(xué)中心；
摘要： 石墨烯是由純粹的sp2碳組成的二維蜂窩狀結(jié)構(gòu),具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性;聚合物是由某些小分子結(jié)構(gòu)單元組成的鏈狀或網(wǎng)狀大分子,包含大量氫,氧,氮等雜原子或大量功能基團(tuán).由于石墨烯具有超大比表面積和優(yōu)異的電學(xué)性能,國內(nèi)外學(xué)者投入了大量精力開發(fā)基于石墨烯的高性能儲能器件,包括鋰離子電池和超級電容器.同時(shí),由于微孔聚合物具有高度可控的結(jié)構(gòu)和超大比表面積,這種新型的聚合物可望廣泛應(yīng)用于氣體存儲、催化及傳感領(lǐng)域.近年來,結(jié)構(gòu)介于石墨烯和聚合物之間的一系列過渡型材料受到廣泛關(guān)注,迅速成為能源等領(lǐng)域特別是儲存領(lǐng)域的研究熱點(diǎn).這類材料同時(shí)具有石墨烯單元結(jié)構(gòu)和聚合物片段及功能.但與傳統(tǒng)的石墨烯/聚合物復(fù)合材料比較,這類材料中的石墨烯結(jié)構(gòu)是由聚合物前驅(qū)體及聚合物本身在較高的溫度下經(jīng)過脫氫、重構(gòu)、稠環(huán)化等苯環(huán)化學(xué)的成鍵反應(yīng)逐漸長大而形成的;或者通過石墨烯的化學(xué)打孔、化學(xué)功能化、化學(xué)片段化逐漸形成的石墨烯與聚合物共存的獨(dú)特結(jié)構(gòu).這些形成的石墨烯單元被有機(jī)鏈或片段相互連接,形成各式各樣的帶有化學(xué)功能的多孔結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)同時(shí)擁的良好的電子傳輸通道和離子傳輸通道,是二者的有機(jī)結(jié)合體,在能源儲存等領(lǐng)域表現(xiàn)出極大的應(yīng)用潛力.本文將這種具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的石墨烯片段與聚合物片段共同組成的結(jié)合體稱之為石墨烯化聚合物(graphenal polymer),名稱的準(zhǔn)確與否還要聚合物界前輩與同仁一起決定.本文結(jié)合本課題組這幾年來在這一領(lǐng)域的工作思路以及其他的部分本領(lǐng)域同行報(bào)道的一些工作進(jìn)展,集中討論石墨烯化聚合物的合成方法及其在儲能領(lǐng)域的潛在應(yīng)用.
