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石墨烯制備有了新思路 中山大學提出新方法
2025年01月10日 11:50:33
來源：化工儀器網 作者：小王 點擊量：4902
石墨烯是一種由碳原子組成的結構呈單層六角型蜂巢晶格狀的二維碳納米材料，可以理解為石墨的單分子層。這種材料在力學特性、光學特性、熱性能方面均有突出的表現，因此被視為是納米電路的理想材料，在眾多領域受到了高度關注。
石墨烯是一種由碳原子組成的結構呈單層六角型蜂巢晶格狀的二維碳納米材料，可以理解為石墨的單分子層。這種材料在力學特性、光學特性、熱性能方面均有突出的表現，因此被視為是納米電路的理想材料，在眾多領域受到了高度關注。
事實上，石墨烯在自然界中本就存在，只是其單層結構很難剝離出來，這也是限制其發展的一個重要原因。時至今日科研學者還在研究可以低成本高效剝離石墨烯的手段。
目前，常用的石墨烯制備方法有氧化還原法、機械剝離法、氣相沉積法、超臨界剝離法等，其中氧化還原法屬于工業化生產石墨烯的主要方法。這種方法產能相對穩定，且工藝較為成熟。但即便如此，仍存在諸多問題。一方面，由于經過強氧化劑氧化得到的氧化石墨并不一定能被完全還原，因此氧化還原法制備的石墨烯可能會損失一部分性能，如透光性、導熱性，尤其是導電性；另一方面，這種方法需要嚴格控制反應溫度，并且由于過程中大量使用強酸和強氧化劑，因此存在一定的廢液污染風險。與之相比機械剝離法更安全環保，也更好控制，但是產率低無法滿足工業生產需求。
而就在近日，中北大學孫友誼教授團隊成功在石墨烯剝離技術上獲得突破，提出了新的石墨烯制備方法。團隊利用膠體化學體積排斥作用，并結合二維片狀納米材料剝離新方法，實現了石墨烯高效宏量制備。
據悉，研究團隊使用氣泡輔助—液相機械剝離法，通過用在石墨層間原位產生氣泡來擴大石墨層之間的間距，減少石墨片層之間的物理范德華力，并結合膠體化學體積排斥作用，促進石墨在液相機械剪切作用力下即可實現高效剝離。
與傳統方法比，這種方法不但簡化了流程，同時可控性和批次穩定性都更好，是一種兼顧了低成本、高產率、高品質的綠色環保石墨烯宏亮制備方法，為未來石墨烯的制備提供了新的方案，同時也為制備其他二維納米片狀材料提供了新的技術思路。
目前該成果已“Ultrahigh concentration exfoliation and aqueous dispersion of few-layer graphene by excluded volume effect”為題在國際頂級綜合性學術期刊《Nature Communications》在線發表，感興趣的讀者可以查閱學習。
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