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“亲水性”石墨烯如何制备?


来源:中国粉体网

[导读]  如何节省工艺条件,并避免有毒还原剂的使用,最终大规模制备亲水性石墨烯?

中国粉体网讯  石墨烯独特的二维、单原子层、连续共轭结构使其具有许多特有的性能,包括杰出的导电性和极高的载流子迁移速率、出色的导热性、高度透光性、高力学强度和模量以及巨大的比表面积。


迄今为止,制备石墨烯的方法有很多,如化学气相沉积法、液相剥离法、氧化还原法等。其中,氧化还原法操作简单,被认为是大规模制备石墨烯的有效方法。氧化还原法制备的石墨烯大多数是以Hummer法制备的氧化石墨烯作为原料进行还原得到的。氧化石墨烯表面上含有多种含氧官能团(如羟基、羧基、环氧基等),这些官能团的数目、种类和分布位置都具有很强的随机性,这使得氧化石墨烯的还原过程变得很复杂。但是,这也为石墨烯的改性创造了机会。

石墨烯具有疏水性的表面和低极性的碳骨架,这造成其易聚集、难溶于水。因此,提高石墨烯在水中的分散性对于开发石墨烯复合材料有重要作用。目前为止,亲水性石墨烯一般是利用含有水溶性基团(磺酸基、羟基、羧基和氨基等)的改性剂先对氧化石墨烯改性后还原制备得到的。

其中,磺化改性不但能够保持石墨烯固有的特性,还可以增加石墨烯的分散性。然而,磺化改性石墨烯必须再用还原剂进行预还原或还原后处理才能得到,这样导致合成过程至少需要两步或更多反应步骤。此外,所采用的还原剂大部分具有毒性,这不仅增加了废液处理的难度,更是对石墨烯后续应用带来负面影响。

那么,如何节省工艺条件,并避免有毒还原剂的使用,最终大规模制备亲水性石墨烯?在由中国粉体网,江苏省纳米技术产业创新中心联合主办的“2019第二届低维碳纳米材料制备及应用技术高峰论坛”(2019年6月4-5日,苏州)上,来自北京化工大学的毋伟教授届时将会为大家带来题为《亲水性石墨烯的制备及应用》的精彩报告。



毋伟教授简介:

毋伟,北京化工大学化学工程学院教授,博士生导师。主要从事与粉体和颗粒有关的科研与教学工作,目前已在“Ind. Eng. Chem. Res.”、“J. Phys. Chem. C.”、“Langmuir”、“ J. Appl. Phys. ”、“Chem. Eng. J”、”Powd. Tech.”、”复合材料学报”等国内外重要期刊上发表学术论文多篇,主编专著1部,参编专著3部,申请和授权专利多项,负责或参加了国家“863”、“支撑计划”、国家自然科学基金及中石油、新和成等校企合作项目多项。主要学术专长是化工过程强化、化工新材料的规模合成和应用、超细粉体制备及表面修饰。现为中国颗粒学会理事、北京粉体技术协会理事、中国硅酸盐学会矿物材料分会理事、中国非金属矿协会矿物加工专业委员会专家组成员、中国粉体技术杂志编委。

参考资料:

王鹏君.亲水性石墨烯及其复合材料的制备与性能研究

陈骥.氧化石墨烯的制备及结构控制

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