在NaOH與PTA混合電解液體系中實現(xiàn)了少層高濃度水溶性石墨烯的制備

在NaOH與PTA混合電解液體系中實現(xiàn)了少層高濃度水溶性石墨烯的制備

石墨烯材料由于其極佳的物理化學(xué)性能（室溫下載流子遷移率高達(dá)15000 cm2/V?s，高熱導(dǎo)率：5000 W/m?K，楊氏模量：350 N/m等），被廣泛應(yīng)用于鋰離子電池、傳感、儲能材料以及生物醫(yī)藥等諸多領(lǐng)域。因此，石墨烯材料的低成本規(guī)?；闹苽渑c有效分散是實現(xiàn)這些應(yīng)用的前提，也成為科學(xué)研究的重要課題。


目前，使用廉價的石墨作為原料，通過石墨層間插層和剝離可批量化制備石墨烯材料，仍存在產(chǎn)率低、制備體系不環(huán)保、安全性差等問題。


同時，產(chǎn)物石墨烯由于片層間范德華力的作用，易發(fā)生片層回疊與聚沉，另外表面能不匹配，導(dǎo)致石墨烯難以分散在水溶液或其他低沸點有機(jī)溶劑中，極大影響了石墨烯材料的實際應(yīng)用。因此，開發(fā)綠色、高效、低成本的新方法，使石墨烯更好地分散在水溶液或其他低沸點有機(jī)溶液中，是石墨烯材料領(lǐng)域的重要研究課題。


近日，中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所石墨烯粉體材料研究團(tuán)隊丁古巧、何朋等科研人員，在水溶性石墨烯材料制備方面取得進(jìn)展：基于創(chuàng)新的電化學(xué)技術(shù)和超聲輔助分散機(jī)制，在NaOH與PTA混合電解液體系中實現(xiàn)了少層高濃度水溶性石墨烯的制備，相關(guān)研究成果在線發(fā)表在Green Chemistry上。


在這一體系中，研究人員通過控制電化學(xué)過程，使PTA析出并吸附于石墨電極，促進(jìn)石墨充分氧化和逐層剝離，隨后輔以超聲處理進(jìn)一步提高產(chǎn)率，實現(xiàn)了高產(chǎn)率（87.3%）、高固含量（8.2 g/L）以及高穩(wěn)定性（8個月以上）的少層微米尺寸水溶性石墨烯的制備，相對于已有研究報道具有明顯優(yōu)勢。同時，由于電化學(xué)陽極分子吸附保護(hù)機(jī)制，實現(xiàn)了產(chǎn)物片層sp2結(jié)構(gòu)的保留，制備成膜后，經(jīng)較低溫度熱還原便可獲得較高的電導(dǎo)率（9517 S/m），應(yīng)用潛力巨大。


進(jìn)一步的機(jī)理研究明確了不同于以往插層、氧化、膨脹、剝離的電化學(xué)機(jī)制，逐層剝離和深入氧化的電化學(xué)新機(jī)制克服了傳統(tǒng)電化學(xué)方法剝離不完全導(dǎo)致的產(chǎn)物層數(shù)多、質(zhì)量低、分散性差等問題。

在NaOH與PTA混合電解液體系中實現(xiàn)了少層高濃度水溶性石墨烯的制備

同時，進(jìn)一步的研究確定了超聲在不同環(huán)境、不同處理時間及不同前驅(qū)體條件下的效果，對后續(xù)研究中的工藝改進(jìn)具有重要指導(dǎo)意義。所制得的水溶性石墨烯極易成膜，在電熱方面表現(xiàn)出低電壓、高速升溫和溫度一致性好等優(yōu)點，有望作為新型電熱材料推廣應(yīng)用。


該研究團(tuán)隊致力于石墨烯材料的創(chuàng)新制備和應(yīng)用研究，大力發(fā)展原創(chuàng)性制備技術(shù)獲得高質(zhì)量石墨烯、水溶性石墨烯和石墨烯量子點等高端石墨烯材料，相關(guān)研究先后得到了國家重大科技專項項目、國家自然科學(xué)基金項目及中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項的支持。

本文出自東莞市捷誠石墨制品有限公司官網(wǎng)：http://www.5aym.cn 權(quán)威發(fā)布，    東莞市捷誠石墨制品有限公司是一家集銷售、應(yīng)用開發(fā)，產(chǎn)品加工的石墨專業(yè)廠家，專門為模具行業(yè)、機(jī)械行業(yè)、真空熱處理爐、電子半導(dǎo)體及太陽能光伏產(chǎn)業(yè)等提供石墨材料、石墨電極和相關(guān)的石墨制品，歡迎致電13549365158更多關(guān)于石墨制品方面信息，可回本網(wǎng)站產(chǎn)品頁面詳細(xì)了解點擊：石墨制品  石墨模具  石墨坩堝 石墨轉(zhuǎn)子 石墨軸承 石墨板 石墨棒 石墨匣體 石墨熱場 真空爐石墨制品 電子石墨模具