石墨烯往事（三）抢时间——化学法还原氧化石墨烯（1）

由于前面的工作比较顺利，所以在2009年底的时候，我的研一第一学期时已经有了2篇文章，也达到了学校拿博士学位的文章要求。应该说早发论文对心态的影响还是比较大的，之后，我便以很轻松的心态去做实验读文献，时间相对比较充裕。曾经有导师反映学生发了论文就不干活了，看来我不在此列。

虽然我可以不急，但是整个石墨烯领域的研究已经越发火热，所以为了能够跟上每天不断更新的前沿研究，实际上我还是必须要一路小跑的。关于化学试剂还原氧化石墨烯的工作应该也算是计划外的成果。我原本的设计是想模仿木质素的磺化反应，因为氧化石墨烯和木质素看起来有点像嘛。

左为氧化石墨烯结构示意图，右侧为木质素结构示意图。

所以我选择了亚硫酸盐与之反应，希望能制备出磺化的氧化石墨烯。而事情的发展又一次超出了我的预料，反应后氧化石墨烯变黑析出了，有趣的是它们有时候还会结成一颗黑色的凝胶状球（当时没有意识到是三维石墨烯，这部分故事见后面章节）。

这一次，我吸取教训，没有马上跑去跟导师说发生了磺化反应。而是对黑色固体进行元素分析，发现硫含量并不高于2%，反倒是氧含量下降明显，碳含量上升了。换句话说，可能又发生了还原反应生成了石墨烯，当然是聚集状态的那种。

从2009年底到2010年年初，围绕着还原试剂还原氧化石墨烯，我尝试很多实验，发现含硫的那些还原试剂都可以起作用。并且发现，相对于溶剂热还原的石墨烯，化学还原的石墨烯电导率要高一个数量级。事实上，以水合肼为对照，虽然含硫试剂还原的石墨烯含氧量要比水合肼的高，但是导电性方面也比水合肼的高。这让我们意识到用C/O作为衡量化学还原效果的指标是片面的，最好把其他杂质元素也统计在内例如C/(O+N+S)，这个S还是后来审稿人要求加的。

这项工作没有前面顺利，文章修改了有小半年，最后发表在JPCC上。当时审稿人也认为需要得到单层的石墨烯而不是粉体的东东，为此我们还用了有机溶剂/水混合溶剂体系来分散GO并进行还原反应，在较低的浓度下终于获得了片状的还原石墨烯。

值得一提的是在2010年以后，关于化学还原剂还原氧化石墨烯的工作纷纷见诸报道，包括抗坏血酸、金属粉、葡萄糖、三苯基磷、HI等等。很多工作，其实我相信不少实验室里都有过相同的尝试，因为我也曾亲手拿各种还原剂来做氧化石墨烯的还原工作，但是新工作爆发的阶段，也是大家抢时机拼速度的阶段，很多实验都没能跟上节奏。另外，就是在应用上比较吃亏，实验室没有任何材料应用测试方面的积累，貌似除了测吸附就不知道其他的了。而如果单纯做制备石墨烯的工作，发表难度越来越高，毕竟比水合肼还原效果好很多的还原试剂其实并不多，绝大多数报道的还原试剂效果都是半斤八两的。

事实上，这时候我也意识到实验室在石墨烯的研究上到了一个瓶颈的阶段，因为没有了一个可以长时间研究并有所发现的方向。这就要求我“走出去”，了解石墨烯相关的应用，可以是自学也可以是向其他实验室请教或者合作。