一种更安全的高质量氧化石墨烯生产方法

Umeå的研究人员发现了一种合成氧化石墨烯的新方法，所得材料的缺陷比使用最流行方法制造的材料要少得多。

物理系的 Alexandr Talyzin 和他的研究小组开发了一种合成氧化石墨烯的新方法。图片来源：马蒂亚斯·佩特森

此前，只有需要剧毒发烟硝酸的高度危险工艺才能生产出类似质量的氧化石墨烯。

石墨烯通常是通过使用氧化石墨烯消除氧来制备的。然而，在氧化石墨烯转化为石墨烯之后，存在的任何空穴仍保留在石墨烯中。因此，氧化石墨烯的纯度至关重要。现在，Umeå University的 Alexandr Talyzin 和他的团队已经解决了以安全方式生产高质量氧化石墨烯的难题。科学杂志《Carbon》刚刚发表了其研究结果。

石墨烯由于其柔韧性、机械强度和导电性而通常被称为“神奇材料”。然而，缺陷会影响石墨烯的所有特性。由氧化石墨烯生成的石墨烯的机械特性和导电性比预期的要差得多。

对于工业制造来说太危险

许多研究表明，使用最常用的方法（Hummers 方法）进行综合总是会产生很高比例的错误。更早的Brodie工艺生产出几乎无孔的氧化石墨烯，但没有公司生产它，而且无法商业化。

实在是太危险了，不适合工业制造。

Alexandr Talyzin，于默奥大学物理系教授

Umeå的研究人员发现了一种创新方法，利用 Hummers 法中的酸（H₂SO₄）和 Brodie 法中的氧化剂（氯酸钾），使他们能够生成缺陷与 Brodie 法中的缺陷一样小的氧化石墨烯，但采用了合成流程就像Hummers氧化一样简单。

Talyzin 进一步补充道：“这种方法应该以 Bartosz Gurzeda 的名字命名，他是我的团队在 Kempe Stipendium 的帮助下工作的研究员，称为 Gurzeda 方法。” ”

可用于水处理

Alexandr Talyzin 表示，只要需要无缺陷的氧化石墨烯，Gurzeda工艺可能会像Hummers氧化一样普遍。它用于通过去除氧基团来制造石墨烯，以及制备气体保护涂层、半透膜、传感器和广泛的其他用途。

在过去的十年中，人们对氧化石墨烯的用途产生了很大的兴趣。层状氧化石墨烯材料正在针对膜应用进行广泛研究，目标是通过简单过滤海水中的盐来生产饮用水，或开发半渗透性保护涂层，使水能够通过，同时阻止危险的有机污染物（例如甲苯） 。

Talyzin 总结道：“我们希望研究学会在其应用中尝试测试这种新型氧化石墨烯，看看其中的差异。氧化石墨烯不是一种材料；它是一种材料。它是一系列具有相当不同特性的材料，为我们提供了无限的新应用机会。”

期刊参考：

Gurzęda, B., et. al. (2024) Graphite oxide by “chlorate route” oxidation without HNO3: Does acid matter? Carbon. doi:10.1016/j.carbon.2024.118899.