新闻中心

新闻中心

Graphite Valley Industrial Group
氧化石墨烯的共价化学调控方法综述

氧化石墨烯的共价化学调控方法综述

2022-06-29

石墨烯由于其所具有的独特的物理化学性质，在许多领域引起了广泛的研究兴趣。然而，它在大多数有机溶剂和水中的低溶解度，以及它的聚集倾向，阻碍了其性能的充分利用。氧化石墨烯（Graphene Oxide, GO）是一种在极性溶剂中具有高扩散性的替代材料。氧化石墨烯含有丰富的含氧基团，主要是环氧化物和羟基，可以进一步进行化学衍生。然而，由于氧化石墨烯的高反应性，几个反应可能同时发生，通常会导致氧化石墨烯衍生物失控。  近日，来自法国斯特拉斯堡大学Cécilia Ménard-Moyon教授领导的研究团队在Nature Reviews Physics上以Controlling covalent chemistry on graphene oxide为题发表综述文章，系统讨论了氧化石墨烯的化学反应性，并探讨了阻碍精确控制其功能化的问题，如其不稳定性、缺乏明确的化学结构以及杂质的存在。文章重点讨论了含氧基团和C=C键的选择性衍生化策略，以及明确表征最终结构的挑战。该综述不仅简要回顾了氧化石墨烯材料的应用，将其化学和纳米结构与所需的物理性质和功能联系起来，同时指出了改进氧化石墨烯化学控制的未来方向。  15多年来，石墨烯因其独特的光学、电学、热学和机械性能在各个领域引起了人们的兴趣。然而，石墨烯在大多数有机溶剂和水中的低分散性及其聚集性限制了其加工性能。此外，石墨烯的sp2基面相对惰性，抑制了其共价功能化，从而限制了其应用范围。相比之下，石墨烯的氧化形式——氧化石墨烯（氧化石墨烯）——在许多溶剂中具有很高的分散性，丰富的含氧部分为广泛的化学衍生提供了把柄。这些特性有助于加工，并使氧化石墨烯材料的生产成本低且可扩展。氧化石墨烯由原子厚度的柔性二维石墨薄片组成纳米到微米尺度上的横向尺寸。氧化石墨烯的表面由含氧基团修饰：许多环氧化物和羟基（–OH）部分主要位于基面上，而一些羧基（–COOH）存在于边缘。 必须理解氧化石墨烯不是单一的化合物，而是一类异质材料。氧化石墨烯的物理和化学性质以及相应的应用由其在不同尺度下的组成和结构来定义（图1a）。性质取决于化学细节（例如，氧化水平、含氧基团的比例和定位以及剩余非氧基团的数量）、缺陷和纳米孔的密度，以及官能团的分布和聚集。可以通过改变微观结构，即薄片的尺寸分布和相对排列（例如液体悬浮薄片、水凝胶或层压板），进一步改变氧化石墨烯的性质。这种分层结构决定了氧化石墨烯基材料的光学和电学性能，以及液体、离子和气体传输性能。 氧化石墨烯的化学改性为可控地改变相关材料的性能提供了机会，改善了它们在许多应用中的性能，包括在环境和能源相关领域、聚合物复合材料、传感、过滤、催化和纳米药物等领域。然而，由于氧化石墨烯在加热和强碱存在时不稳定，因此必须在中性和温和条件下进行功能化，以避免氧化石墨烯脱水和还原。由于氧化石墨烯中含氧基团的反应性相对较高，在功能化过程中可能会同时发生多个反应，可能会导致副反应和合成成分不明确的材料。因此，氧化石墨烯的受控功能化需要合成策略，功能化材料的准确表征需要技术。 在这篇综述中，文章概述了氧化石墨烯的化学反应性，并讨论了阻碍精确控制氧化石墨烯功能化的因素；其中包括氧化石墨烯大分子缺乏明确的化学结构、其热不稳定性、与强碱的不相容性以及可能存在的杂质。文章详细介绍了不同含氧基团和C=C键的选择性共价衍生方法，重点是促进对反应性的理解，而不是机械细节。这篇文章的讨论仅限于共价化学，因为它提供了比非共价相互作用产生的氧化石墨烯共轭物更稳定的氧化石墨烯共轭物。未能掌握围棋材料的异质性通常会导致错误的结论和文献中的错误交流。最后，文章在环境和能源相关领域的应用实例中探讨了功能化氧化石墨烯的结构-功能关系。 氧化石墨烯已被开发用于不同领域的各种应用，从传感、催化和复合材料到环境科学、能源和生物医学。氧化石墨烯的化学成分影响其性能，分子在其表面的共价接枝代表了一种有价值的策略，可以调节和提高材料的性能，以适应不同的应用。文章介绍了功能化氧化石墨烯在大多数应用领域（即环境和能源相关领域）的使用示例，重点介绍了在温和条件下和高化学选择性下对氧化石墨烯进行功能化的研究。 环境应用 为了提高可持续性和能源效率，已经对氧化石墨烯在饮用水净化中的环境应用进行了调查；膜分离工艺，包括海水淡化；渗透能的收集。氧化石墨烯基材料在环境应用中的功能和性能，尤其是在分离膜的开发中，不仅取决于氧化石墨烯的化学性质，还取决于其层次结构。由氧化石墨烯制成的分离膜由水平排列的氧化石墨烯薄片和纳米片组成，堆叠成在水中稳定的层状结构。一旦水合，膜就会膨胀，官能团的性质决定了薄片之间的层间距离。当溶液渗透到薄片之间时，它沿着氧化石墨烯基面在分离的官能团之间以渗透路径流动，直到蜿蜒穿过膜。原始石墨烯区域的无摩擦表面促进了水的超快运输。膜的选择性基于水合离子的大小和脱水性（由层间距离决定）、电荷选择性（通过可质子化的官能团）和化学亲和力。对于公认的压力驱动脱盐（反渗透）技术，氧化石墨烯膜尚未达到传统薄膜复合膜的性能，这主要是因为氧化石墨烯的离子/水选择性较差。通过物理约束和化学交联减少氧化石墨烯薄片之间的层间距离的尝试并没有显著改善反渗透性能。然而，由于其高电荷选择性，氧化石墨烯膜仍可能在两项新兴技术中占据优势：电渗析脱盐和通过反向电渗析收集能量。氧化石墨烯膜的其他突出应用是有机溶剂分离和渗透汽化，这是一种分离有机-水和有机-有机混合物的膜蒸发过程。 能源应用 由于能源需求的不断增长，燃料电池已经引起了人们的极大兴趣，因为它们是一种环境友好且高效的替代能源，适用于许多应用。关于功能化氧化石墨烯在能源相关应用中的使用，有大量文章。在文章中，作者重点介绍了几个氧化石墨烯的功能化得到了很好的控制的例子。质子交换膜（PEM）燃料电池通常由聚电解质制成，通过氢气和氧气之间的电化学反应将化学能转化为电能，同时产生水和热。质子交换膜的性能在很大程度上取决于它们的质子传输能力，因此，大量的研究工作被投入到开发具有高质子电导率的质子交换膜上。在这方面，主要有两种方法：用添加剂对现有聚电解质和质子交换膜进行改性，或合成新的聚电解质以设计新型质子交换膜。例如，通过原子转移自由基加成反应与Nafion进行官能化的氧化石墨烯被用作燃料电池用Nafion基复合质子交换膜的添加剂。与Nafion膜相比，该复合材料显示出更高的质子电导率。性能的改善归因于接枝到氧化石墨烯上的Nafion链的磺酸基团的聚集，形成质子传导域。 正如文中所分析的，氧化石墨烯的生产成本相对较低，在包括水在内的各种溶剂中的分散性，加上其可调的表面化学性质，使氧化石墨烯成为多功能材料的一个有吸引力的构件。在许多应用中，保持氧化石墨烯的固有特性是至关重要的。例如，氧化石墨烯中含氧基团的高密度导致高水分散性和高质子导电性和保水性。因此，必须很好地控制氧化石墨烯的衍生化以赋予新的性质，并对功能化样品进行彻底表征。这些任务是复杂的，因为氧化石墨烯的化学结构尚未完全阐明，并且根据合成方案和石墨来源，其缺陷水平和不同含氧基团的比例可能会有所不同。所有结构模型都集中在这样一个事实上，即氧化石墨烯的基面含有丰富的环氧化物和羟基，可以利用它们进行功能化，以调整材料的性质，而羧基只存在少量。尽管氧化石墨烯的功能化取得了巨大的进展，但氧化石墨烯的化学性质并不总是得到很好的控制，也没有得到充分的理解。 文章指出，氧化石墨烯的反应性是由一组复杂的因素决定的，因为含氧基团位于一个丰富而不寻常的化学环境中，晶格中显著的面内扭曲和应变会增加它们的反应性。由于氧化石墨烯表面有不同的含氧基团以及某些试剂的高化学反应活性，可能会发生同时反应，产生不受控制的氧化石墨烯衍生物。 本综述的主要目的是阐明氧化石墨烯的化学反应性，并就如何促进其功能化而不减少会影响其性能的材料提供关键和有用的建议。文章强调了化学选择性反应的重要性，它允许一个特定的含氧基团或C=C键衍生化，而不影响其他部分，从而为氧化石墨烯的受控多功能化提供了可能性。最简单和最有效的策略涉及环氧化物和羟基，因为它们大量存在。 在这篇综述中，文章主要描述了不需要热活化且在室温下进行的反应。当对氧化石墨烯进行功能化时，重要的是使用温和的反应条件，特别是在需要时的温度和pH值方面，以避免去除不稳定的含氧基团和氧化石墨烯骨架的降解。

MORE
七一建党节|石墨谷开展"缅怀革命先烈，弘扬爱国精神"主题日活动

七一建党节|石墨谷开展"缅怀革命先烈，弘扬爱国精神"主题日活动

2022-07-01

为隆重纪念中国共产党建党101周年，激励引导党员干部弘扬英雄精神，传承红色基因，营造浓厚庆祝“七一”氛围，7月1日，中共黑龙江省石墨谷产业集团与哈尔滨市龙烯碳材料联合委员会组织全体党员干部参观东北烈士纪念馆，以“缅怀革命先烈，弘扬爱国精神”为主题开展主题党日活动。我司党员干部充分了解历史、铭记历史，传承红色精神，培育爱国情怀。 东北烈士纪念馆是我国最早建立的革命纪念性博物馆之一，主要陈列了抗日战争和解放战争时期在东北地区牺牲的具有代表性的烈士事迹。其建筑系日伪时期伪满警察厅旧址，许多共产党人和爱国志士曾在此被关押和刑讯，著名抗日女英雄赵一曼就曾在这里受到敌人的酷刑摧残。  大家在展馆内重温杨靖宇、李兆麟、赵尚志、赵一曼、陈翰章等革命烈士的事迹，深刻体悟到中国革命前行道路上先烈们不可磨灭的坚强意志。穿梭在各个展厅之间，墙壁上一幅幅珍贵的历史照片，仿佛使时间回溯到那个浴血奋战、前赴后继的时代，大家深受其感染与震撼。 活动中，在讲解员的引导和讲解下，同志们有序参观了纪念馆的各展厅，了解东北不同时期先烈们的典型事迹，身临其境地感受到在那段艰苦卓绝的岁月里，中国共产党人为抵御侵略、民族解放做出的巨大贡献，在场的每一个人都受到了精神的洗礼与升华，深刻感受到了革命先烈忠贞报国、不畏艰险、勇于献身的革命精神鼓舞了大家，我司党员们纷纷表示：要珍惜今天幸福的生活，加倍努力工作，牢记党的宗旨。 我司党员干部深沉回望东北抗联艰苦卓绝、赴汤蹈火的战斗岁月，深切感悟革命先辈以身许党、忠贞报国的家国情怀，深情缅怀抗联英烈不畏艰险、不怕牺牲的崇高精神。在“英名不朽”英烈墙前，许勤等致敬英烈平台向杨靖宇、赵尚志、赵一曼等烈士，表达对革命先烈的深切缅怀 最后，我司党员干部一同站在党旗前高举右拳，庄严宣誓，用铿锵的誓言表达对党组织的热爱与忠诚，坚定理想信念，铭记党员使命，不忘初心，砥砺前行。  

MORE
超大尺寸、超宽带强电磁屏蔽性能的柔性铁磁石墨烯石英纤维织物的制备

超大尺寸、超宽带强电磁屏蔽性能的柔性铁磁石墨烯石英纤维织物的制备

2022-07-07

北京大学、北京石墨烯研究院刘忠范—研究团队在柔性石墨烯石英纤维制备与应用方面取得了重要进展。该团队首次报道了利用卷对卷化学气相沉积（CVD）技术批量制备大面积、轻质、柔性、具有超宽带强电磁屏蔽效能的铁磁性石墨烯石英纤维织物（FGQF），相关成果以“Ultra-broadband strong electromagnetic interference shielding with ferromagnetic graphene quartz fabric”为题。 本工作利用卷对卷CVD批量生长系统首次制备了超大尺寸柔性铁磁石墨烯石英纤维织物（FGQF）。通过精确控制石墨烯的氮掺杂类型，实现了具有高电导率（3906 S·cm–1）和高磁响应（室温下饱和磁化强度达0.14 emu·g–1）的铁磁石墨烯层的制备（图1a）。同时，FGQF织物特殊的编织结构在材料中引入了额外的电磁波多重反射和多通道吸收，进一步增强了材料的电磁屏蔽效能。1 mm厚度的FGQF在超宽频带1-18 GHz下表现出107 dB的超强屏蔽效能，同时实现了高电磁干扰屏蔽效率和宽抗电磁干扰频带（图1c）。利用团队自主研制的石墨烯卷对卷连续CVD生长系统（图1b），实现了FGQF的规模化制备，单批次制备尺寸高达10×0.5 m2（图1d），这为材料的实际应用提供了重要基础。 基于FGQF的高导电性、铁磁性和特殊的编织结构，当电磁波到达材料表面时，其与石墨烯表面自由载流子发生相互作用，部分电磁波被反射。通过优化空气-材料界面处的阻抗匹配，剩余电磁波将进入FGQF内部，与FGQF导电网络匹配，并在其编织结构中产生多重内反射。因此，具有高电导率和高磁响应的铁磁石墨烯层可以实现对电磁波能量的有效吸收和衰减（图2a）。具体分析FGQF纤维布中的单根铁磁石墨烯石英纤维（直径约7 μm）的屏蔽机理，电磁波在与相邻纤维阵列发生多次内部反射，而多层铁磁石墨烯可对多次反射的电磁波进行高效吸收，进一步衰减电磁波能量，从而获得高电磁屏蔽效能。

MORE
热烈祝贺石墨谷荣获第五届哈尔滨市创新创业大赛 成长组三等奖

热烈祝贺石墨谷荣获第五届哈尔滨市创新创业大赛 成长组三等奖

2022-07-25

为深入贯彻创新驱动发展战略，培育和发展新动能，进一步激发冰城创新创业热情，扶持中小微企业创新发展，为打造“创新引领之都”提供强有力的科技支撑，哈尔滨市于7月14日-7月21日举办了第十一届中国创新创业大赛黑龙江赛区暨哈尔滨市第五届创新创业大赛。 大赛自启动以来，受到社会各界的广泛关注，共有119个优质项目符合参赛要求，参赛项目涵盖新一代信息技术、生物医药，高端装备制造，新材料，新能源等高新技术领域，集聚各领域的创新创业新成果、新技术、新创意。大赛全程采用电子评分系统，并邀请哈尔滨市公证处进行公证，确保赛事过程和结果的公开、公平、公正。 经过初赛、决赛的线上线下演示、答辩、专家提问，评委评分等方式，按照赛制的统一评分规则，石墨谷凭借全新一代超高压均质机项目获得成长组三等奖。 哈尔滨市科学技术局党组成员、副局长刘修宽代表主办单位向获奖的企业表示热烈祝贺。省科技厅、市科技局、市教育局、市人社局、团市委、市妇联等有关单位领导出席颁奖仪式并为获奖代表颁奖。 石墨谷作为一家专注于新能源、新材料领域，围绕石墨、石墨烯、碳材料及其应用的研发、生产和销售的创新型高科技产业集团，自成立以来，立足科学发展，着力自主创新，始终秉持“科技改变世界，创新引领未来”的创新理念，不断追求技术、产品、服务和管理创新；未来石墨谷将通过产业布局、科学创新，结合资本市场，建设和打造石墨（烯）新材料产业的完整生态区块链，促进行业发展、发挥龙江优势、打造产业高地、把握发展机遇、坚持创新引领，矢志成为新能源、新材料行业的领军者，为推动战略性新兴产业快速健康发展，促进经济社会可持续发展做出贡献。

MORE
GMG引领石墨烯铝离子电池创新

GMG引领石墨烯铝离子电池创新

2022-07-25

澳大利亚石墨烯制造集团（GMG）宣布石墨烯铝离子电池的试生产和测试工厂已经投入运营，而作为锂离子电池潜在竞争对手的纽扣电池也已制造完成。 GMG集团董事总经理兼首席执行官Craig Nicol表示，“电池试验工厂的投产是GMG集团的重要里程碑，这不仅意味着我们能开发、制造和测试我们自己的G+Al纽扣电池，还能够促进G+Al电池的商业化开发、与未来客户的合作、以及进一步加强专业知识。”该公司并不开采石墨，而是通过裂解甲烷来生产石墨烯。该公司利用专利工艺设计了一种生产高质量、低成本、可扩展、可调节、无污染或低污染石墨烯的方法。  虽然GMG集团生产的石墨烯可用于多个行业，但该公司最初的重点是开发节能和能源存储解决方案的应用，如今其愿景正通过该生产石墨烯铝离子电池的试点工厂逐步实现。  作为锂离子电池潜在竞争对手的这种全球独有的电池由GMG集团、昆士兰大学生物工程和纳米技术研究所及UniQuest公司共同开发，如今已经实现了规模化生产。GMG集团的实验室测试表明，相比于目前市场领先的锂离子电池技术，G+Al电池储能技术具有更高的能量密度和更高的功率密度。该公司公布的详细技术参数表明，通过测试证实了在3000次循环实验期间，包括在不同充电率下充电至完全充满以及放电至几乎完全没电的条件下，其功率密度高达7000瓦时/千克。此外，测试结果显示测试周期内的循环率很高，其充电率高达66库伦（即安/秒），性能降低可忽略不计，而相比之下锂离子电池在600~100次循环时充电率更低，性能通常降低到原始容量的60%。在现实世界中，这意味着G+Al电池的寿命和使用期限更长，充电时间更短。  昆士兰大学Alan Rowan教授表示，“测试表明，可充电石墨烯铝离子电池的寿命是目前主流锂离子电池的3倍，更高的功率密度意味着其充电速度可以快70倍。这种电池可以多次充电且性能不会下降，更容易回收，降低了有害金属泄漏到环境中的可能性。” 这些参数使石墨烯铝电池成为电动汽车和电子设备的一个潜在选择，因为电池寿命、充电时间和耐久性基本上是所有应用要考虑的重要因素。  

MORE
2019-2021年温室气体排放核查报告

2019-2021年温室气体排放核查报告

2022-08-11

根据《碳排放权交易管理暂行办法》（部令第19号），《关于做好2022年企业温室气体排放报告管理相关重点工作通知》（环办气候函2022 111号）的要求，为有效实施碳配额发放和实施碳交易提供可靠的数据质量保证

MORE
碳足迹报告

碳足迹报告

2022-08-11

气候变化是21世纪人类所面对得重要挑战。为此各国积极采取了行动，哥本哈根的联合国气候谈判会议承诺各国将遵循科学，在公平基础上实现减排目标。我国也积极采取措施推进节能减排工作，制定相关政策，并承诺在2030年将单位GDP的碳排放强度比2005年降低65%

MORE
2021年企业社会责任报告

2021年企业社会责任报告

2022-08-11

报告简介：报告回顾了公司2021年在社会责任方面所做得各项工作，披露了公司履行经济，环境和社会责任方面得理念，践行和成绩

MORE
热烈欢迎安徽铜陵市领导一行至石墨谷产业集团参观调研

热烈欢迎安徽铜陵市领导一行至石墨谷产业集团参观调研

2022-08-12

2022年8月12日上午，铜陵市委常委、常务副市长何田带队来到石墨谷产业集团进行参观调研，公司董事长方振辉、总经理刘智良、副总经理何斌等陪同到访领导参观了公司的石墨烯新材料研究院、石墨科技展示馆、石墨烯和碳纳米管的智能车间及公司的智能装备厂房，并就具体工作进行座谈交流。 参观过程中公司董事长方振辉就石墨行业发展概况、公司的发展历程、研发背景、产品创新及在相关领域的实践成果等进行了重点介绍。 参观结束之后，双方举行了座谈会。会上董事长方振辉首先进行了发言，对铜陵市领导一行来我司参观调研表示热烈欢迎。随后我司碳纳米管项目经理薛红艳深入浅出的介绍了公司概况、业务板块、发展战略，着重介绍了碳纳米管项目发展情况，得到了铜陵市领导的高度评价，对我公司的业内地位表示充分肯定；同时何田副市长就铜陵市的区位优势及资源情况进行了重点介绍，希望未来双方能够就相关项目进行深度合作，为石墨产业发展赋力。 会上，主客双方就碳纳米管项目相关话题开展了热情而友好的讨论，双方聊成果、谈创新、话发展，进一步统一意见。方振辉董事长表示，石墨谷产业集团进入了快速发展期，确定了 “一年一小步，三年一大步，五年上平台，打造百亿级上市企业”的战略目标。未来石墨谷产业集团将通过产业布局、技术创新，结合资本市场，建设和打造石墨（烯）新材料产业的完整生态区块链，促进行业发展、打造产业高地、把握发展机遇、坚持创新引领，矢志成为新能源、新材料行业的领军者，为推动战略性新兴产业快速健康发展，促进经济社会可持续发展做出贡献。  

MORE
热烈欢迎省交投集团及省石墨协会领导一行至石墨谷产业集团参观调研

热烈欢迎省交投集团及省石墨协会领导一行至石墨谷产业集团参观调研

2022-08-13

2022年8月13日上午，黑龙江省交通投资集团副总工程师张文胜、黑龙江省石墨协会秘书长徐丹等领导一行莅临石墨谷产业集团进行参观调研，公司董事长方振辉等陪同接待。      黑龙江省交通投资集团副总工程师张文胜、黑龙江省石墨协会秘书长徐丹等领导一行参观了公司的石墨烯新材料研究院、石墨科技展示馆、石墨烯和碳纳米管的智能车间及公司的智能装备厂房，全面了解集团的发展历程、行业背景、科研实力以及科技创新成果，并给予高度评价。         参观结束之后，双方举行了座谈会。会上董事长方振辉首先进行了发言，对省交通投资集团副总工程师张文胜、省石墨协会秘书长徐丹等领导一行来我司参观调研表示热烈欢迎。并在接下来的交流中，深入浅出的介绍了公司概况、业务板块、发展战略以及相关领域的实践成果，得到了省交投集团一行领导的一致认可，对我公司的业内地位表示充分肯定；同时省交通投资集团副总工程师张文胜和省石墨协会秘书长徐丹分别就省交投集团概况以及石墨新材料创新中心项目等进行了重点介绍，希望未来双方能够就相关项目进行深度合作，为石墨产业发展赋力。 会上，主客双方就石墨新材料创新项目等相关话题开展了热情而友好的讨论，双方聊成果、谈创新、话发展，进一步统一意见。方振辉董事长表示，石墨谷产业集团进入了快速发展期，确定了 “一年一小步，三年一大步，五年上平台，打造百亿级上市企业”的战略目标。未来石墨谷产业集团将通过产业布局、技术创新，结合资本市场，建设和打造石墨（烯）新材料产业的完整生态区块链，促进行业发展、打造产业高地、把握发展机遇、坚持创新引领，矢志成为新能源、新材料行业的领军者，为推动战略性新兴产业快速健康发展，促进经济社会可持续发展做出贡献。

MORE
< 1...8910...20 >