高品质水分散石墨烯的制备及表征

固相法制备的石墨烯质量很高，但产量低，不足以满足实验室和应用的需求，不利于石墨烯的批量生产。化学剥离法是一种很有发展前景的低成本、宏量制备石墨烯的方法，但该方法所制备的石墨烯可控性差、质量低、导电性差、易环境污染。 最近，中国科学院上海微系统与信息研究所谢小明团队[1]开发了一种经济、绿色的化学剥离法，用于制备高品质、水溶性高、可量产的石墨烯，其合成路线示意图如图1a所示。它以石墨为原料，首先采用硫酸和 高锰酸钾混合液对石墨边界进行微氧化处理，然后再向反应体系中加入H2O2和NH3，当它们与石墨边界附近的锰离子发生氧化还原反应时，会生成氧气泡，进而实现石墨片层间的剥离。由于氧化反应只作用于石 墨烯边界，这极大保证了制得石墨烯晶格的完整性。并且，边界氧化的石墨烯拥有优异的水溶性（无需表面活性剂和添加剂），可达5 mg mL-1，比目前已知报道的最佳数据要高一个数量级。