水溶性石墨烯作為新型電熱材料應(yīng)用的趨勢(shì)
一起,產(chǎn)品石墨烯由于片層間范德華力的效果,易產(chǎn)生片層回疊與聚沉,別的外表能不匹配,導(dǎo)致石墨烯難以分散在水溶液或其他低沸點(diǎn)有機(jī)溶劑中,極大影響了石墨烯資料的實(shí)際運(yùn)用。因而,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(diǎn)有機(jī)溶液中,是石墨烯資料領(lǐng)域的重要研討課題。
石墨烯在未來(lái)的開發(fā)空間還有很大,對(duì)于石墨烯的研討也從未停止過(guò),近段時(shí)刻,石墨烯研討團(tuán)隊(duì)又有了新的發(fā)現(xiàn)。
石墨烯資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),被廣泛運(yùn)用于鋰離子電池、傳感、儲(chǔ)能資料以及生物醫(yī)藥等許多領(lǐng)域。因而,石墨烯資料的低成本規(guī)模化的制備與有用分散是完成這些運(yùn)用的前提,也成為科學(xué)研討的重要課題。現(xiàn)在,運(yùn)用廉價(jià)的石墨作為質(zhì)料,經(jīng)過(guò)石墨層間插層和剝離可批量化制備石墨烯資料,仍存在產(chǎn)率低、制備體系不環(huán)保、安全性差等問(wèn)題。
近來(lái),中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研討所石墨烯粉體資料研討團(tuán)隊(duì)丁古巧、何朋等科研人員,在水溶性石墨烯資料制備方面取得發(fā)展:根據(jù)立異的電化學(xué)技術(shù)和超聲輔佐分散機(jī)制,在NaOH與PTA混合電解液體系中完成了少層高濃度水溶性石墨烯的制備,相關(guān)研討成果在線宣布在Green Chemistry上。
在這一體系中,研討人員經(jīng)過(guò)控制電化學(xué)進(jìn)程,使PTA分出并吸附于石墨電極,促進(jìn)石墨充沛氧化和逐層剝離,隨后輔以超聲處理進(jìn)一步提高產(chǎn)率,完成了高產(chǎn)率(87.3%)、高固含量(8.2 g/L)以及高穩(wěn)定性(8個(gè)月以上)的少層微米尺寸水溶性石墨烯的制備,相對(duì)于已有研討報(bào)導(dǎo)具有明顯優(yōu)勢(shì)。一起,由于電化學(xué)陽(yáng)極分子吸附保護(hù)機(jī)制,完成了產(chǎn)品片層sp2結(jié)構(gòu)的保留,制備成膜后,經(jīng)較低溫度熱復(fù)原便可獲得較高的電導(dǎo)率(9517 S/m),運(yùn)用潛力巨大。進(jìn)一步的機(jī)理研討清晰了不同于以往插層、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)品層數(shù)多、質(zhì)量低、分散性差等問(wèn)題。
一起,進(jìn)一步的研討確定了超聲在不同環(huán)境、不同處理時(shí)刻及不同前驅(qū)體條件下的效果,對(duì)后續(xù)研討中的工藝改善具有重要指導(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(diǎn),有望作為新型電熱資料推廣運(yùn)用。

