科学家发明石墨烯快速制备法
新华网 2015-02-04 18:08 跟贴 749 条
新华网杭州2月4日电（记者朱涵）被喻为“工业界新宠”的石墨烯是近年来备受关注的热点材料，一直没有快捷而安全的工业制备方法。浙江大学高分子系的高超教授课题组找到一条适用于大规模制备的“绿色路线”，使单层石墨烯一小时成形，效率提高十倍以上。
石墨烯是由一层碳原子形成的薄片，由碳原子组成一个个六角形的环，环环相连形成蜂窝状平面。这是目前世上最薄也是最坚硬的纳米材料。一层石墨烯的薄度小于一个纳米，肉眼看不见也摸不着，20万片石墨烯加在一起，才有一根头发丝那么粗。
高超介绍，目前制备石墨烯的方法主要有机械剥离法、氧化还原法等。机械玻璃法的局限性在于，所得产物为不同层数石墨烯的混合物，难以大规模制备单层石墨烯；氧化还原法普遍使用氯系和锰系的氧化剂，制备时间长达十余个小时，会产生有毒气体和重金属污染，氧化锰等中间体也容易发生爆炸。
课题组经过多年探索，发现了一种新型、廉价、无毒的铁系氧化剂，取代了沿用半个多世纪的氯系、锰系氧化剂。
“这种铁氧化剂分子的‘奔跑’速度很快，能像楔子一般，快速穿插进入石墨内部，让石墨很快分层。这一过程中会产生氧气，帮助‘顶’开层层石墨，让制备速度加快。”高超说，这种方法没有爆炸隐患，不会产生有害物质，对环境友好。同时，这种方法做单层氧化石墨烯，在一个小时之内就能完成，令石墨烯在工业上的大规模应用成为可能。
相关论文1月21日发表在《自然》杂志子刊《自然通讯》杂志上。此前，该课题组已经运用石墨烯为原材料制备出石墨烯纤维、石墨烯气凝胶、石墨烯薄膜等多种形态的宏观材料。这些高强、高韧、高电导的石墨烯材料有望广泛运用于移动设备、航空航天、新能源电池等多个领域。