打破傳統思路 綠色制備氧化石墨烯

打破傳統思路 綠色制備氧化石墨烯

氧化石墨烯是一種重要的石墨烯衍生物,最初主要作為宏量制備石墨烯的前驅體,近年來由於其不同於石墨烯的諸多獨特物理化學性質和廣闊應用前景而越來越受到人們的重視。由於存在大量的含氧官能團,氧化石墨烯在水中具有良好的分散性,且易於組裝和功能化,因此廣泛用於制備多功能分離膜、高導高強纖維、超輕超彈性氣凝膠等多種功能材料,並且在電化學儲能、催化、生物醫藥、復合材料等方面表現出良好應用前景。

目前,氧化石墨烯主要是通過剝離氧化石墨來進行制備。近日,中國科學院金屬研究所沈陽材料科學國傢研究中心先進炭材料研究部提出瞭一種電解水氧化的新方法,打破瞭150多年來通過強氧化劑對石墨進行氧化的傳統思路,實現瞭氧化石墨烯的安全、綠色、超快制備。

該方法首先在濃硫酸中將石墨插層,然後在稀硫酸中對插層石墨進行氧化。氧同位素示蹤和自由基捕獲實驗表明,氧化石墨烯中的氧元素主要來源於電解液中的水,電解水產生的大量高活性氧自由基與石墨反應生成瞭氧化石墨烯。反應中硫酸幾乎沒有損耗,也不生成其它物質,可被重復用於電化學反應。研究還發現,電解水氧化制備氧化石墨烯的氧化速率比現有方法快100倍以上,而所得材料與現有方法類似,並且易於連續化制備。該方法有效解決瞭氧化石墨烯制備長期面臨的爆炸危險、環境污染及反應周期長的問題,有望大幅降低制備成本,促進氧化石墨烯的工業化應用。

相关新闻