KNO3/氧化石墨烯纳米含能材料的制备与表征(3)
1.2 氧化石墨烯纳米复合材料研究概述
氧化石墨烯比表面积较大、亲水性能和机械性能良好，而且在水和有机溶剂中分散性较好,这些特征为氧化石墨烯的进一步探究提供了便利。另外，氧化石墨烯因表面含有大量含氧官能团，使得碳层带负电荷，这样带正电荷的阳离子很容易进入层间，并把层间距撑大，为聚合物和无机纳米粒子的负载提供有利条件[5]。氧化石墨烯具有优异的性能，并且成本远低于碳纳米管,因而是一种优良的纳米材料,可以用于纳米复合材料的制备。
1.2.1 氧化石墨烯纳米复合材料的制备方法
理论上，可采用物理共混法和化学改性法来制备氧化石墨烯纳米复合材料。共混法是一般是指将氧化石墨烯微粒加到聚合物基质中混合,或是将无机物粒子直接加入到氧化石墨烯微粒中混合，分为机械、熔融、溶液共混法等。共混法易于操作，可实现工业化，但是纳米粒子十分容易团聚，难以在聚合物基质中均匀分散，从而导致复合材料结构的不确定性，因此若使用这种方法，则一般要在共混前处理一下纳米粒子的表面，表面处理方法大致有三种，原理各不相同：加入表面活性剂（可降低粒子的表面能）；加入偶联剂（增强纳米微粒与基体之间的相互作用）；接枝有机化合物支链或官能团等（提高纳米颗粒在膜基质中的分散性和稳定性）。
1.2.1.1 原位插层聚合法
插层聚合法适用于高分子纳米复合材料的合成，先分散开高分子单体，奖其插入到氧化石墨烯片层中（通常是用同一种溶剂溶解高分子单体和氧化石墨烯片层）,然后在氧化剂、光、热等附加条件下单体发生原位聚合反应，聚合时放出的大量热量可以用来克服氧化石墨烯片层间的范德华力[6]，让其剥离,从而用化学键的方式使纳米级的氧化石墨烯与高分子基质融合。
1.2.1.2 溶液共混法
溶液共混法操作时，一般先将高分子或无机物溶解在溶剂中，之后依靠溶剂插入氧化石墨烯片层之间，然后再根据需要采用各种物理化学方法来去除溶剂。该方法需要能同时溶解单体和分散氧化石墨烯的溶剂，是一种机械的非共价混合方法，操作起来比较简便。
1.2.1.3 熔融共混法
熔融共混法操作时，一般先将高分子或无机物加热至熔融状态，之后依靠剪切力插入氧化石墨烯片层中，合成纳米复合材料。对很多高分子和一些无机物来说，由于插层需要的单体或同时溶解高分子单体和分散氧化石墨烯的溶剂难以寻找，所以限制了上述两种方式的发展，这时熔体插层法值得考虑。
1.2.2 氧化石墨烯纳米复合材料的分类
目前，氧化石墨烯纳米复合材料的研究迅速发展，研究者们主要把焦点放在氧化石墨烯/聚合物纳米复合材料和氧化石墨烯/无机物类纳米复合材料上，并都取得了一定的研究成果。
1.2.2.1 聚合物/氧化石墨烯纳米复合材料
氧化石墨烯/聚合物纳米复合材料的研究硕果累累，合成的复合材料一般具有更杰出的力学、电学、热学等性能。氧化石墨烯因其表面大量的官能团而有了更多值得研究的特征，这些官能团让相邻的片层相互交联，从而改善材料的力学性质[7]。此外，氧化石墨烯和导电聚合物含有的共轭结构可以产生导电协同作用，从而增强基体的结构性和导电性 [8]。同时，将氧化石墨烯加到聚合物中能够使聚合物更好地结晶，在复合体系中充当了成核剂的角色[5]。
1.2.2.2 无机物/氧化石墨烯纳米复合材料
氧化石墨烯/无机物复合材料目前尚未成熟，很多机理和方法都等待我们去探讨和研究。氧化石墨烯与金属单质、金属氧化物和陶瓷合成复合材料是研究的热点[9]。