中北大學(xué)提出石墨烯制備新方法

近日，中北大學(xué)孫友誼教授團(tuán)隊(duì)利用膠體化學(xué)體積排斥作用，并結(jié)合二維片狀納米材料剝離新方法，實(shí)現(xiàn)了石墨烯高效宏量制備。相關(guān)成果日前發(fā)表在《自然·通訊》上。

石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的新型單層片狀結(jié)構(gòu)材料，因其具有高導(dǎo)電性、高強(qiáng)度、高熱導(dǎo)率等特性，在新能源、功能高分子復(fù)合材料、傳感器等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。

山西省科技創(chuàng)新中心主任、中北大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授孫友誼介紹，目前科研界常見的石墨烯制備方法有氧化還原法、機(jī)械剝離法、氣相沉積法、超臨界剝離法等，其中氧化還原法是目前石墨烯工業(yè)化生產(chǎn)的主要方法。

而團(tuán)隊(duì)此次采用的氣泡輔助—液相機(jī)械剝離法不同于以往，該方法利用在石墨層間原位產(chǎn)生氣泡來擴(kuò)大石墨層之間的間距，替代傳統(tǒng)強(qiáng)酸強(qiáng)氧化擴(kuò)層的機(jī)制，減少石墨片層之間的物理范德華力，并結(jié)合膠體化學(xué)體積排斥作用，促進(jìn)石墨在液相機(jī)械剪切作用力下即可實(shí)現(xiàn)高效剝離，解決傳統(tǒng)氧化還原法制備石墨烯的流程復(fù)雜、缺陷大和機(jī)械剝離法制備石墨烯產(chǎn)率低等問題。

通過該方法制備石墨烯，不僅制備工藝流程簡(jiǎn)單，而且石墨烯結(jié)構(gòu)可控性和批次穩(wěn)定性好；同時(shí)，因制備過程中使用的強(qiáng)酸強(qiáng)氧化劑及產(chǎn)生的廢水少，所以兼具制備過程綠色環(huán)保，石墨烯成本低、缺陷少、結(jié)構(gòu)完整性好等優(yōu)勢(shì)，新方法保持了石墨烯優(yōu)異特性，有助于拓展其應(yīng)用領(lǐng)域。

孫友誼表示，氣泡輔助—液相機(jī)械剝離法是一種低成本、綠色環(huán)保、高產(chǎn)率、高品質(zhì)石墨烯宏量制備方法，不僅為石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供低成本、高品質(zhì)石墨烯提供了可能性，而且為制備其他高濃度二維納米片狀材料提供了新的思路。