高質量石墨烯在水相中的高效率制備成功實現

復旦大學聚合物分子工程國傢重點實驗室盧紅斌課題組與新加坡國立大學化學系羅健平課題組合作,通過在石墨烯表面引入極少量可電離含氧官能團,實現瞭高質量石墨烯在水相中的高效率制備,對加速石墨烯大規模產業化應用起到重要推動作用。相關成果日前在線發表於《自然—通訊》。

石墨烯是重要的戰略新興材料。然而,如何實現高質量石墨烯的高效率、規模化制備一直是制約其大規模應用的關鍵難題。

研究人員采用一種非穩定分散的策略,實現瞭在極高濃度下的快速、高產率剝離,剝離產物90%以上為單層石墨烯,且晶格缺陷少、薄膜電導率甚至可達2.5×104S/m。

剝離過程中,由於表面雙電層被壓縮,石墨烯以絮凝方式析出形成沉淀,後者即使濃縮至固含量為23wt%的濾餅室溫儲存一月後,仍可再次分散於水溶液中形成均勻穩定的石墨烯懸浮液,從而有效解決瞭石墨烯規模化應用中的儲存和運輸問題。

同時,該方法制備的石墨烯水相漿料表現出瞭良好的流變特性,可直接通過3D打印制備各種形狀的石墨烯氣凝膠,從而為石墨烯在儲能、環境治理、多功能復合材料等領域的應用開辟瞭新途徑。

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