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。