记(jì)者21日从中国(guó)科学技术大学(xué)获悉,该校朱彦武教授团队与合作者在石墨烯制备上取得新(xīn)进展(zhǎn)——微流反应2分钟(zhōng)实现石墨氧(yǎng)化。据悉,传统(tǒng)反应釜中则需要数小时才能实现。
这一成果是该团队与中(zhōng)科院上(shàng)海高等研(yán)究院、常州第六元素材料科技股份有(yǒu)限公司和(hé)上海交(jiāo)通大学合作而取得,相(xiàng)关研究(jiū)成果近日发(fā)表在国际期刊Advanced Materials上。
氧化(huà)石墨及其剥离产物氧(yǎng)化石(shí)墨烯(xī),作为规模化制备(bèi)石墨烯的关(guān)键前驱(qū)体(tǐ),在许多领(lǐng)域扮演重要角色。目前在科学研究及工(gōng)业制备中(zhōng),主要以(yǐ)1958年提出的Hummers法为(wéi)基础剥离得(dé)到氧化(huà)石(shí)墨烯。
近些年研究人员针对Hummers法提出了(le)许多(duō)改进措(cuò)施,但存(cún)在反应耗时长(zhǎng)、安全(quán)隐患大、品质(zhì)管控难等问题;规模化(huà)生产场景下的大体积反(fǎn)应(yīng)釜和(hé)低换热效率进一步加(jiā)重了这些(xiē)挑战。因此,亟待开发(fā)一种高效、安全(quán)且可规模化应用的氧化石(shí)墨烯制备技术。
研究人员采用具有百微米尺寸和连(lián)续流动特征的微(wēi)通道反应器,实现高效且(qiě)本质安全的石(shí)墨(mò)氧化过程(chéng)。强化的微流反应(yīng)使得石墨在2分钟之(zhī)内即可达到传统反应釜(fǔ)中数小时才(cái)能实现的氧化程度,并通(tōng)过改(gǎi)变微反应器构型等可在一定范围内精(jīng)细调节氧化(huà)石墨烯的氧化程度(dù)等。据此结(jié)果(guǒ)进(jìn)行并行放大,年产60吨的连续化(huà)制备(bèi)产线仅需(xū)总共约(yuē)6.5升的微反应器体积。
此(cǐ)外,小尺(chǐ)寸且透明的微反应器使得利用(yòng)光(guāng)谱实时(shí)检测氧化进(jìn)程成为(wéi)可能。