记(jì)者21日(rì)从中国(guó)科学技术大学获悉,该校朱彦武教授团队与合作者在(zài)石(shí)墨烯制备上取得新进(jìn)展——微流反应2分钟实现石墨氧化(huà)。据悉(xī),传统反应釜中(zhōng)则需要数(shù)小时才能实现。
这(zhè)一成果是该团队与中(zhōng)科院上海高等研究(jiū)院、常州第六元素材料科技股份有(yǒu)限(xiàn)公司(sī)和上海交通(tōng)大学合作而取得,相关(guān)研究成果(guǒ)近日发表(biǎo)在国际期刊Advanced Materials上(shàng)。
氧化石墨及其剥(bāo)离产物氧化(huà)石墨烯,作为规模化(huà)制备(bèi)石墨烯的关键前(qián)驱体,在许多领域扮(bàn)演重要角色。目前(qián)在科(kē)学研究及工业制(zhì)备中(zhōng),主要以1958年提出的Hummers法为基础(chǔ)剥(bāo)离(lí)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施,但(dàn)存(cún)在反应耗时长、安(ān)全隐患大、品质(zhì)管控难等问题;规模化生(shēng)产(chǎn)场景(jǐng)下的大体积反应釜和低换(huàn)热(rè)效率进一步(bù)加重了这些挑战。因此,亟待开发一种(zhǒng)高效、安全且可规模化应用的氧化石墨烯制备技术(shù)。
研究人(rén)员采用具(jù)有百微米尺寸和连续流动特征(zhēng)的微通道反应器,实现(xiàn)高(gāo)效且本质安全的石(shí)墨氧化过程。强化的微(wēi)流反应使得石墨在(zài)2分钟之内即(jí)可达到传(chuán)统反应釜(fǔ)中数小时才能实现的氧化程度(dù),并(bìng)通过改变微反应器构型等可(kě)在一定范(fàn)围内精细调节氧(yǎng)化石墨烯的氧化程度等(děng)。据此结果进行并行放大,年产60吨(dūn)的连续化制备(bèi)产(chǎn)线仅(jǐn)需总共约6.5升的微反应器体积。
此外(wài),小尺寸且透明的微反应器使得(dé)利用光谱实(shí)时检测氧化进(jìn)程成为可能。