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碳能润滑油碳世界教你如何可将氧化石墨烯变成完美纯净石墨烯

文章来源:碳能润滑油 人气: 发表时间:2017-02-16

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  众所周知,氧化还原法制备石墨烯的一大挑战就是还原氧化石墨烯的缺陷叫多的问题,由于还原不够彻底,制备出的石墨烯存在较多缺陷、氧含量较高,近期相关研究表明,微波法有可能成为一种非常有潜力的还原氧化石墨烯的手段。
  较之传统制备石墨烯的方法,微波还原法制备的高纯石墨烯缺陷和表面含氧官能团更少、结构更加完善,电学性能等更具应用优势。微波还原法低成本、高效制备高纯石墨烯的新策略必将极大推动石墨烯未来在电子打印、催化、储能和复合材料领域产业的发展。


  一个由韩国蔚山国家科技研究院和美国罗格斯大学组成的国际科研团队证实,利用微波炉产生的微波可以制备出高质量的石墨烯。团队称,利用这种新技术,可以解决传统方法还原氧化石墨烯不彻底的问题。相关成果发布在了《Science》上,题为(利用微波炉对溶液-剥离氧化石墨烯的还原,制备高质量石墨烯》(High-quality graphene via microwave reduction of solution-exfoliated oxide)。
  石墨烯来源于基础材料石墨。在结构上,石墨由许多石墨烯片层构成。利用化学药剂,将石墨烯剥离成单独的石墨烯片层是最有可能宏量制备石墨烯的方法之一。但是该过程中与氧的接触,会不可避免造成一些副反应,会使石墨烯结构产生很多缺陷和杂质,比如很多含氧的官能团,这会降低石墨烯的很多性能。所以,从氧化石墨烯中去除氧,获得高质量的石墨烯,一直是大家孜孜不倦研究的目标。
  该团队研究发现,将剥离的氧化石墨烯在微波脉冲中加热1-2秒,就能真正消除氧化石墨烯中的氧。在这个过程中,部分还原的氧化石墨烯吸收了微波的能量,不仅消除了氧化石墨烯中的氧功能基团,还对有缺陷的石墨烯结构进行了重新排列。
  将这种微波还原的氧化石墨烯(MW-rGO)与氧化石墨烯(GO)、还原氧化石墨烯(rGO)、气相沉积制备的石墨烯(CVD-graphene)的结构和表面化学进行了对比。通过X射线光电子能谱(XPS)对材料的表面化学分析发现:MW-rGO几乎完全完全去除了含氧官能团,含碳量高达97%;通过拉曼光谱对材料结构进一步分析,所得的MW-rGO拉曼峰与CVD石墨烯拉曼峰类似,具有尖锐而对称的G峰、2D峰和极其微弱的D峰,表明MW-rGO的碳原子排列十分有序。
  结果显示,利用微波加热法,将石墨烯中氧的浓度可以降低到4%,远远低于目前常规氧化还原法方法中15-20%的氧含量。结论就是:采用如此简单方法制备出的石墨烯具有极好的石墨烯特性。
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