低成本、宏量制備高質(zhì)量石墨烯取得新突破
低成本、宏量制備高質(zhì)量石墨烯取得新突破
2014-07-24
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??? 上海交通大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院趙亞平教授課題組成功建立了低成本、宏量制備完美石墨烯的生產(chǎn)技術(shù)。相關(guān)工作于2014年1月30日以“Ultrasonic-Assisted Production of Graphene with High Yield in Supercritical CO2 and Its High Electrical Conductivity Film”為題發(fā)表在化工領(lǐng)域國(guó)際著名三大期刊之一“Industrial & Engineering Chemistry Research”，第一作者為化工系博士生高亞輝。
??? 石墨烯因具有優(yōu)異的力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、超大比表面積等優(yōu)異性質(zhì)，在聚合物材料、電池/超級(jí)電容器、導(dǎo)電油墨、導(dǎo)熱涂層、防腐涂層、催化劑載體、以及電子器件、傳感器等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。但是，由于石墨烯存在制備成本高及產(chǎn)品質(zhì)量差的問題，嚴(yán)重制約了石墨烯的實(shí)際應(yīng)用和發(fā)展，是最終實(shí)現(xiàn)石墨烯內(nèi)在價(jià)值的瓶頸。
??? 為了解決這個(gè)問題，趙亞平教授課題組的研究人員通過反復(fù)研究論證，建立了一條全新的石墨烯生產(chǎn)技術(shù)，產(chǎn)率達(dá)到50%，其中三層以下石墨烯高達(dá)94%。最終產(chǎn)品通過科學(xué)儀器嚴(yán)格檢測(cè)，沒有引入任何含氧官能團(tuán)和缺陷，保持了石墨烯完整的六邊形晶格結(jié)構(gòu)，石墨烯薄膜導(dǎo)電率高達(dá)2.8×107 S/m。在后續(xù)的實(shí)際應(yīng)用研究中進(jìn)一步表明，通過這一技術(shù)所制備的石墨烯在鋰電池、防腐涂層、聚合物復(fù)合材料、導(dǎo)電墨水、打印電子器件、光催化劑等領(lǐng)域都顯示出優(yōu)異性能，為石墨烯的規(guī)?；瘧?yīng)用提供了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。
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石墨烯制備工藝流程圖：(a) 層狀石墨原料；(b) 石墨浸在超臨界CO2中；(c) CO2分子插入石墨層之間；(d) 在超臨界CO2與超聲波的耦合作用下，石墨被剝離成單層或幾層的石墨烯；(e) 剝離的石墨烯片穩(wěn)定分散在乙醇水溶液中。
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???????????????????????????????????????? 撰稿：高亞輝
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