科研人员实现高质量石墨烯在水相中高效制备

从复旦大学获悉，该校与新加坡国立大学研究人员合作，通过在石墨烯表面引入极少量可电离含氧官能团，实现高质量石墨烯在水相中的高效率制备，有利于加速石墨烯大规模产业化应用。相关成果近日在线发表于《自然·通讯》杂志。

石墨烯是现有材料中厚度最薄、强度最高、导热性最好的新型二维材料，在智能装备、航空航天、能源储存和环境治理等诸多领域应用潜力巨大，是重要的战略新兴材料。

然而，如何实现高质量石墨烯的高效率、规模化制备，一直是制约其大规模应用的关键难题。理想解决方案是从天然鳞片石墨出发，将其在液相中剥离成石墨烯。

据专家介绍，为避免石墨烯的不可逆癫痫病患者能活多久聚集，液相剥离通常需要在特定溶剂中进行，而溶剂对石墨烯的分散能力则限制了剥离的效率，以致液相剥离很难在高浓度下进行。典型情况下石墨烯含量通常小于1mg/mL，这意味着生产1kg石墨烯至少需要1吨的溶剂用量。此外，石墨烯强烈的聚集倾向也使其难以存储、运输，为后续应用提出挑战。

如何克服这些难题?研究人员采用一种非稳定分散的策略，通过在石墨烯表面引入极少量的可电离含氧官能团，实现在极高浓度(50mg/mL)下的快速、高产率剥离，剥离产物90%以上为单层石墨烯，且晶格缺陷少。剥离过程中，由于表面双电层被压缩，石墨烯以絮凝方式析出形成沉淀，后者即使浓缩至固含量很高的滤饼，室温储存一月后，仍可再次分散于水溶液中形成均匀稳定的石墨烯悬浮液，从而有效解决石墨烯规模化应用中的储存和运输问题。

此外，该方法制备的石墨烯水相浆料表现出良好的西藏治疗癫痫医院哪家好流癫痫发作的饮食要求变特性，可直接通过3D打印制备各种形状的石墨烯气凝胶，从而为石墨烯在储能、环境治理、多功能最新癫痫病治疗方法复合材料等领域的应用开辟了新途径。