中科院金屬所提出氧化石墨烯綠色制備方法
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(qū)體,近年來由于其不同于石墨烯的諸多獨(dú)特物理化學(xué)性質(zhì)和廣闊應(yīng)用前景而越來越受到人們的重視。由于存在大量的含氧官能團(tuán),氧化石墨烯在水中具有良好的分散性,且易于組裝和功能化,因此廣泛用于制備多功能分離膜、高導(dǎo)高強(qiáng)纖維、超輕超彈性氣凝膠等多種功能材料,并且在電化學(xué)儲(chǔ)能、催化、生物醫(yī)藥、復(fù)合材料等方面表現(xiàn)出良好應(yīng)用前景。 目前,氧化石墨烯主要是通過剝離氧化石墨來進(jìn)行制備。而氧化石墨的制備迄今已有150多年的歷史,無論是最早的Brodie方法(1859年),還是后來發(fā)展起來的Staudenmaier和Hummers方法,均是基于石墨與大量濃硝酸、濃硫酸、高錳酸鉀等復(fù)合強(qiáng)氧化劑的反應(yīng)來實(shí)現(xiàn),不僅存在爆炸的風(fēng)險(xiǎn),而且污染嚴(yán)重,反應(yīng)周期長(zhǎng)。以目前最常用的Hummers方法為例,氧化劑由濃硫酸和高錳酸鉀構(gòu)成,其與石墨的典型物料比(質(zhì)量比)為40:3:1(濃硫酸:高錳酸鉀:石墨),反應(yīng)最終會(huì)產(chǎn)生超過1000質(zhì)量單位的酸性廢水。并且,高活性的Mn2O7中間產(chǎn)物在高溫下可能會(huì)發(fā)生爆炸,氧化反應(yīng)的完成需要數(shù)小時(shí)到上百小時(shí)。 |