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中科院金属所提出氧化石墨烯绿色制备方法

信息来源：设备融通

作者：互联网用户发布

发布时间：2022-02-25

浏览量：76311 次

氧化石墨烯是一种主要的石墨烯化合物，最开始关键做为宏量制备石墨烯的前驱体，近些年因为其有别于石墨烯的众多与众不同物理学特性和宽阔应用前景而愈来愈得到我们的高度重视。因为出现很多的氧气含量基团，氧化石墨烯在水中具备较好的分散性，且便于拼装和功能性，因而普遍用以制备多用途膜分离、高导高强度化学纤维、粘士超弹力气凝胶等多种多样新型功能材料，而且在有机化学储能技术、催化反应、生物技术、复合材质等领域呈现出优良应用前景。


现阶段，氧化石墨烯主要是根据脱离氧化石墨来开展制备，关键有三种制备方法：Brodie法、Staudenmaier法和Hummers法。在其中Hummers法制备全过程的及时性相对性不错并且制备全过程中也较为安全性，是现在最经常使用的一种。它选用浓硫酸中的高锰酸钾溶液与石墨粉末状经氧化反映以后，获得粽色的在边沿有衍化羧酸基及在水平面上关键为酚羟基和环氧树脂官能团的石墨片状，此石墨薄片层可以经超声波或高剪切强烈拌和脱离为氧化石墨烯，并在水中产生平稳、浅咖啡色的单面氧化石墨烯混液。



不论是最初的Brodie方法，或是之后发展趋势下去的Staudenmaier和Hummers方法，均是根据石墨与很多浓硝酸、浓硫酸、高锰酸钾溶液等复合型强氧化剂的反映来完成，不但存有发生爆炸的风险性，并且环境污染比较严重，反映时间长。以现阶段最经常使用的Hummers方法为例子，氧化剂由浓硫酸和高锰酸钾溶液组成，其与石墨的典型性原材料比（质量比）为40:3:1（浓硫酸：高锰酸钾溶液：石墨），反映最后会出现超出1000重量单位的酸碱性污水。而且，基酶的Mn2O7正中间物质在持续高温下有可能会发生爆炸事故，氧化反映的实现必须数小时到几百钟头。

近日，中国科学院金属研究所沈阳市管理科学我国研究所优秀炭原材料研究中心指出了一种水的电解氧化的新方法，完成了氧化石墨烯的安全性、翠绿色、极快制备。该方法最先在浓硫酸里将石墨插层，随后在烧碱溶液中对插层石墨开展氧化。氧放射性核素示踪剂和氧自由基捕获试验说明，氧化石墨烯中的氧元素关键来自锂电池电解液中的水，水的电解发生的很多基酶自由基与石墨反映产生了氧化石墨烯。反映中盐酸几乎沒有耗损，都不产生其他化学物质，可被反复用以电化学腐蚀。科学研究还发觉，水的电解氧化制备氧化石墨烯的氧化速度比目前方法快100倍以上，而所得的原材料与目前方法相近，而且便于接连化制备。



该方法合理解决了氧化石墨烯制备长期性遭遇的爆燃风险、空气污染及反映时间长的问题，有希望大幅度减少制备成本费，推动氧化石墨烯的现代化运用，有关科研成果发布在《自然-通讯》上。

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氧化石墨烯是一种主要的石墨烯化合物，最开始关键做为宏量制备石墨烯的前驱体，近些年因为其有别于石墨烯的众多与众不同物理学特性和宽阔应用前景而愈来愈得到我们的高度重视。因为出现很多的氧气含量基团，氧化石墨烯在水中具备较好的分散性，且便于拼装和功能性，因而普遍用以制备多用途膜分离、高导高强度化学纤维、粘士超弹力气凝胶等多种多样新型功能材料，而且在有机化学储能技术、催化反应、生物技术、复合材质等领域呈现出优良应用前景。


现阶段，氧化石墨烯主要是根据脱离氧化石墨来开展制备，关键有三种制备方法：Brodie法、Staudenmaier法和Hummers法。在其中Hummers法制备全过程的及时性相对性不错并且制备全过程中也较为安全性，是现在最经常使用的一种。它选用浓硫酸中的高锰酸钾溶液与石墨粉末状经氧化反映以后，获得粽色的在边沿有衍化羧酸基及在水平面上关键为酚羟基和环氧树脂官能团的石墨片状，此石墨薄片层可以经超声波或高剪切强烈拌和脱离为氧化石墨烯，并在水中产生平稳、浅咖啡色的单面氧化石墨烯混液。



不论是最初的Brodie方法，或是之后发展趋势下去的Staudenmaier和Hummers方法，均是根据石墨与很多浓硝酸、浓硫酸、高锰酸钾溶液等复合型强氧化剂的反映来完成，不但存有发生爆炸的风险性，并且环境污染比较严重，反映时间长。以现阶段最经常使用的Hummers方法为例子，氧化剂由浓硫酸和高锰酸钾溶液组成，其与石墨的典型性原材料比（质量比）为40:3:1（浓硫酸：高锰酸钾溶液：石墨），反映最后会出现超出1000重量单位的酸碱性污水。而且，基酶的Mn2O7正中间物质在持续高温下有可能会发生爆炸事故，氧化反映的实现必须数小时到几百钟头。

近日，中国科学院金属研究所沈阳市管理科学我国研究所优秀炭原材料研究中心指出了一种水的电解氧化的新方法，完成了氧化石墨烯的安全性、翠绿色、极快制备。该方法最先在浓硫酸里将石墨插层，随后在烧碱溶液中对插层石墨开展氧化。氧放射性核素示踪剂和氧自由基捕获试验说明，氧化石墨烯中的氧元素关键来自锂电池电解液中的水，水的电解发生的很多基酶自由基与石墨反映产生了氧化石墨烯。反映中盐酸几乎沒有耗损，都不产生其他化学物质，可被反复用以电化学腐蚀。科学研究还发觉，水的电解氧化制备氧化石墨烯的氧化速度比目前方法快100倍以上，而所得的原材料与目前方法相近，而且便于接连化制备。



该方法合理解决了氧化石墨烯制备长期性遭遇的爆燃风险、空气污染及反映时间长的问题，有希望大幅度减少制备成本费，推动氧化石墨烯的现代化运用，有关科研成果发布在《自然-通讯》上。

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