氧化石墨烯工艺

Question

如题所述

Answer 1

氧化石墨烯是由石墨通过强酸氧化获得的一种材料。在多种制备方法中，Hummers法因其良好的时效性和较高的安全性成为目前最常用的方法。此法首先将浓硫酸中的高锰酸钾与石墨粉末进行氧化反应，生成棕色的石墨薄片，其边缘具有衍生羧酸基，平面上则主要含有酚羟基和环氧基团。通过超声波或高剪切力搅拌，这些石墨薄片可以被剥离成氧化石墨烯，形成稳定且浅棕色的单层氧化石墨烯悬浮液。氧化石墨烯薄片因其共轭网络受到严重官能化，从而具有绝缘特质。经过还原处理，可以进行部分还原，得到化学修饰的石墨烯薄片。尽管最终产物或还原氧化石墨烯具有较多缺陷，导电性不如原始石墨烯，但这一氧化-剥离-还原的工艺过程能够使不溶于水的石墨粉末在水中变得可加工，为制作还原氧化石墨烯提供了途径。此外，该工艺过程简单，溶液加工性强，因此在考虑工业量产时，这一工艺过程极具吸引力，成为了制造石墨烯相关材料及组件的优选方法。

时至今日，制备氧化石墨烯的新方法不断涌现，大致可以分为自顶向下方法和自底向上方法两大类。自顶向下方法的思路是分解鳞片石墨等制备氧化石墨烯，包括传统的三方法改进、拆解碳纳米管等方法。自底向上方法则是使用各种碳源合成氧化石墨烯，具体方法多样，种类繁多，涵盖了使用不同碳源合成的多种方法。