记者21日从中国科学技术大学获悉,该校(xiào)朱彦武(wǔ)教授团队与合作者在石墨烯制备上取得新进展——微流反(fǎn)应2分钟(zhōng)实现石墨(mò)氧化。据悉,传统(tǒng)反(fǎn)应釜中则(zé)需(xū)要数(shù)小时才能实现。
这一成果(guǒ)是该团队与中科院上海高等(děng)研究院、常州(zhōu)第六元素材(cái)料科技股份(fèn)有(yǒu)限公司和上海交通(tōng)大学合作而取得(dé),相关研(yán)究成(chéng)果(guǒ)近日发表在国(guó)际期(qī)刊Advanced Materials上(shàng)。
氧化石墨及其剥离产物(wù)氧化石墨烯(xī),作为(wéi)规模化制备石墨烯的关键前驱(qū)体,在(zài)许多领域扮演重要角色。目前(qián)在科学研究及(jí)工(gōng)业制(zhì)备中,主要以1958年提出的Hummers法(fǎ)为基础剥离得到氧化石墨烯。
近些年研究人员(yuán)针对Hummers法提出了许多改进措(cuò)施,但(dàn)存在(zài)反应耗时(shí)长、安全隐患大、品(pǐn)质管控(kòng)难等问题;规模化生产(chǎn)场景(jǐng)下的大体积反(fǎn)应釜和低换热效率进(jìn)一步加(jiā)重了这些挑(tiāo)战。因此,亟待开发(fā)一(yī)种(zhǒng)高(gāo)效、安全(quán)且可(kě)规模化应用的氧化(huà)石墨烯(xī)制备技(jì)术。
研究人员采用(yòng)具有百微米尺寸和连续(xù)流动特征的微通道反(fǎn)应(yīng)器,实现高效(xiào)且本质安全的石墨氧(yǎng)化(huà)过程(chéng)。强化的微(wēi)流反应使得石墨在2分(fèn)钟之内即(jí)可达到传统反应釜中数小时才能实现的氧化程(chéng)度,并(bìng)通过改变微反应器构型等可在一定范围内精细调节氧化石墨(mò)烯的(de)氧化(huà)程度(dù)等。据此结果进行(háng)并行放(fàng)大,年产60吨的连续化制备产(chǎn)线仅(jǐn)需总共约(yuē)6.5升的微反应器体积。
此外,小(xiǎo)尺(chǐ)寸(cùn)且透明的微反应器使得利用光(guāng)谱实时检(jiǎn)测氧化进(jìn)程成为可能。