物理學(xué)家最新制造出了穩(wěn)定的水性石墨烯分散體

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瑞典于默奧大學(xué)的研究人員展示了活性石墨烯、活性炭和其他疏水性碳如何以微米級(jí)顆粒的形式分散在水中。幫助使這些分散液持續(xù)幾天的關(guān)鍵試劑是石墨烯的氧化物，稱為氧化石墨烯。作者已為制備分散體的方法申請(qǐng)了專利。

石墨烯、石墨、活性炭是完全不同的碳形式，但它們的共同之處是它們的疏水性，因此不能將這些物質(zhì)直接溶解或分散在水中。另一方面，將分散體或溶液用于許多應(yīng)用程序是一個(gè)很大的優(yōu)勢(shì)。理想地，可以將石墨烯分散液噴涂在金屬箔上，并通過(guò)簡(jiǎn)單干燥來(lái)制備例如電極材料。

多年來(lái)，科學(xué)家一直在尋找使用石墨烯相關(guān)材料制備分散體的良好方法。到目前為止，最常用的方法是使用有機(jī)溶劑和非常強(qiáng)的機(jī)械處理，例如長(zhǎng)時(shí)間超聲處理。然而，有機(jī)溶劑通常是有毒的，而機(jī)械處理不僅耗時(shí)又耗能，而且還會(huì)引入許多缺陷，這會(huì)對(duì)石墨烯片的導(dǎo)電性產(chǎn)生不利影響。

于默奧大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種簡(jiǎn)單且環(huán)保的解決方案：氧化石墨烯，氧化石墨烯具有親水性，并且易于分散在水中。于默奧大學(xué)物理系副教授Alexander Talyzin說(shuō)：“我們發(fā)現(xiàn)，可以通過(guò)向各種疏水性碳中加入一定量的氧化石墨烯來(lái)制備穩(wěn)定的水分散體?！?/p>

他的物理學(xué)家團(tuán)隊(duì)使用高表面積碳（例如石墨烯，活性石墨烯，多孔或活性碳）測(cè)試了該方法。分散液是穩(wěn)定的，即使存放幾天后也不會(huì)沉淀。增加一些碳納米管到分散體中，表現(xiàn)出了制備超級(jí)電容器電極的相當(dāng)大的潛力。將分散體加到金屬箔上，加熱到200℃即可干燥。研究人員說(shuō)，所有這些步驟都可以輕松地?cái)U(kuò)展到工業(yè)生產(chǎn)中。

“最終我們得到的是一種導(dǎo)電電極材料的薄膜，該薄膜具有相當(dāng)高的表面積，良好的導(dǎo)電性以及在超級(jí)電容器中儲(chǔ)電的優(yōu)異性能。該高表面積是由微米尺寸的例如活化石墨烯的顆粒提供的，而納米管和熱還原的氧化石墨烯可在顆粒之間提供良好的電接觸?！?Alexander Talyzin說(shuō)。

該分散體也可用于許多其他應(yīng)用中，例如用于印刷的油墨、保護(hù)性涂料和導(dǎo)電涂料。該研究由歐盟石墨烯旗艦基金資助，這是一個(gè)旨在將石墨烯推向市場(chǎng)的巨大國(guó)際項(xiàng)目。研究人員也得到了于默奧大學(xué)的大力支持。制備活化石墨烯分散體的方法也在申請(qǐng)專利。

“一旦我聯(lián)系了于默奧大學(xué)的創(chuàng)新辦公室，一切都變得非常順利和迅速。感謝Daniel Hoffman和他的同事等專家，我們?cè)诙虝r(shí)間內(nèi)獲得了巨大的幫助。在審查科學(xué)論文時(shí)，我們能夠完成申請(qǐng)專利?！?br /> （責(zé)任編輯：fqj）