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| 浙江大學(xué)科研團隊發(fā)明低成本、無(wú)污染石墨烯制備新方法 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-02-05 09:43:27 瀏覽次數： |
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（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）浙江大學(xué)高分子系教授高超的科研團隊日前發(fā)明出一種制備單層石墨烯的新方法，有效解決了目前制備這一新興材料時(shí)污染嚴重、耗時(shí)長(cháng)、成本高等問(wèn)題，使工業(yè)化大規模生產(chǎn)石墨烯的前景變得十分樂(lè )觀(guān)。相關(guān)成果發(fā)表在1月21日的《自然》雜志子刊《自然通訊》上。
石墨烯被視為引領(lǐng)未來(lái)的材料，它只有一個(gè)原子的厚度，又具有極佳的強度、導電性、導熱性等物理性能?？茖W(xué)家已經(jīng)制成了石墨烯纖維、薄膜等材料，但作為原料的單層石墨烯卻長(cháng)期缺乏快捷、安全的工業(yè)制備方法。這種情況，就好比我們已經(jīng)知道可以使用汽油作為燃料，卻一直找不到又快又好采集石油的辦法。
高超課題組選擇在前人提出的“氧化還原法”基礎上繼續探索。這種方法的核心是通過(guò)氧化劑把石墨轉變?yōu)檠趸┍∑?，隨后經(jīng)還原反應，就得到了石墨烯。高超說(shuō)：“‘氧化還原法’獲得突破的關(guān)鍵在于找到更加優(yōu)越的氧化劑。”
長(cháng)期以來(lái)，人們用錳或氯的化合物作為氧化劑，這不僅會(huì )產(chǎn)生重金屬污染或有毒氣體，生產(chǎn)過(guò)程中還存在發(fā)生爆炸的危險。制備時(shí)間在10小時(shí)以上，也過(guò)于漫長(cháng)。高超課題組經(jīng)過(guò)反復嘗試，像愛(ài)迪生發(fā)現鎢絲一樣，發(fā)現了一種廉價(jià)無(wú)毒的鐵系氧化劑。高超說(shuō)：“這種鐵氧化劑分子的‘奔跑’速度很快，能像楔子一般，快速穿插進(jìn)入石墨內部，讓石墨很快分層。這一過(guò)程中還會(huì )產(chǎn)生氧氣，幫助‘頂’開(kāi)層層石墨，讓制備速度加快。”生產(chǎn)實(shí)驗數據顯示，在新型氧化劑的幫助下，單層氧化石墨烯能在1小時(shí)之內完成制備。制備過(guò)程中也沒(méi)有產(chǎn)生有害物質(zhì)，意味著(zhù)后處理工藝很簡(jiǎn)單。這些優(yōu)點(diǎn)都能在工業(yè)上極大地節省成本，使大規模應用這一方法制備單層石墨烯成為可能。
氧化石墨烯是在溶液中制得的，過(guò)去人們也都以溶液的形態(tài)保存和運輸這種原料。利用高超課題組新方法制得的氧化石墨烯，則能夠以粉末的形態(tài)存在而不產(chǎn)生堆積，仍然保持單個(gè)薄片的狀態(tài)。把粉末投放到溶劑中又能迅速溶解，轉入下一步加工。從溶液到粉末，人們獲得了更加方便的儲存、運輸石墨烯的方法。
據介紹，高超課題組多年來(lái)在石墨烯領(lǐng)域不懈探索，已經(jīng)取得了一系列重要成果。課題組制備的石墨烯彈性氣凝膠可以“漂浮”在文竹纖細的葉子上，是2013年世界最輕固體材料紀錄的創(chuàng )造者。石墨烯材料還可以被進(jìn)一步制成手機導熱膜、防輻射外衣、超級電容器等。高超表示，實(shí)現石墨烯原料的規?；?、低成本制備，將有助于更多石墨烯材料和器件進(jìn)入我們的日常生活。
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