研究人员使用天然表面活性剂对石墨烯进行有效的液相剥离

印度SRM科学技术研究所的研究人员报告了一种天然、环保和可持续的表面活性剂，用于在水中剥离石墨烯。

水性石墨烯分散体在许多应用中具有潜力，例如印刷和造纸电子以及聚合物复合材料，但水的表面能往往太高而无法稳定它们。然而，表面活性剂提供了足够的排斥电位，以防止胶体分散体中剥离的纳米片重新堆叠，以克服范德华的吸引力。报道和商业表面活性剂资源的主要问题是，它们无法使用最少量的经济和可持续的表面活性剂以高产率生产出缺陷很少的微米尺寸石墨烯。

与市售和大多数研究的表面活性剂相比，Sapindus Mukorossi （SM） 表面活性剂是一种天然、低成本 （0.02 $/g）、无毒且可生物降解的非离子表面活性剂。该团队展示了其用于高浓度和稳定在水中的无缺陷、超薄和微米尺寸（横向长度）石墨烯纳米片。

剥离石墨烯的浓度在剥离后一小时内达到>1毫克/毫升。系统地研究了剥离的石墨烯分散体，并通过电子显微镜、拉曼光谱和吸收光谱相结合的分数质量分析估算了纳米片的质量。石墨烯的分数质量与定义的缺陷进行了标准化，并评估了横向尺寸，这对于了解特定应用的石墨烯质量至关重要。

该团队报告说，纳米片是无缺陷的，纯sp2碳，透明且薄。少层石墨烯的总产率约为85%。

研究人员首先在水/天然表面活性剂中对天然石墨进行超声处理17小时，进行10次去角质循环。回收石墨烯拉曼ID/IG的平均值为0.17±0.04，回收过程中产量高。

这种方法具有新型可生物降解的前体，意味着有效利用起始材料以获得最大的产量，从而减少化学废物。这里用于稳定石墨烯的天然表面活性剂是一种具有高分子量的复杂分子和具有糖苷元的非离子表面活性剂，充当疏水尾巴，以及糖酮（一种糖部分亲水头，产生对聚集的空间排斥力）。剥离的少层石墨烯浸渍在具有开壳结构的低密度聚氨酯泡沫中，用于应变传感器和油水分离应用。这些结果表明，天然表面活性剂对于使用工业上可行的技术生产原子薄材料的重要性。