研究人员在长期储存过程中跟踪氧化石墨烯的质量

来自 Skoltech、MIPT、俄罗斯科学院伊曼纽尔生化物理研究所和其他科研机构的研究团队最近开展了一项研究，以确定哪些条件最适合储存氧化石墨烯。

结果表明，最理想的条件是低温和无光，在此条件下氧化石墨烯的特性不会发生变化。

“用化学方法制造的氧化石墨烯的结构很难再现–总会有所不同。过一段时间后，它就会开始降解，氧化物本身的特性也会发生变化。如果在制造完成后，将材料送到另一个地方–另一个研究所或国家，它的状态就会完全不同。即使试管只是放在实验室里，材料的性质也会发生变化。我们决定对样品的最佳储存条件进行全面研究。”该研究的合著者、俄罗斯科学院伊曼纽尔生化物理研究所讲师、物理和数学博士、首席研究科学家德米特里-克瓦什宁（Dmitry Kvashnin）说。

研究小组制作了几种化学成分和制作方法完全相同的氧化石墨烯样品，并将它们放置在不同的条件下：室温和冰箱中，以及光照和无光条件下。

“在 150 天的时间里，我们观察到了样品性质的变化： 我们观察了悬浮液的吸收光谱、X 射线光电子辐射光谱、氢指数和粘度是如何变化的。通过对这些特性的综合分析，我们得以进一步了解氧化石墨烯表面发生的导致结构变化的过程。我们发现，氧化石墨烯最好在低温和无光条件下保存。在这种情况下，氧化石墨烯表面的含氧基团不会被还原，也就不会变回石墨烯。而在室温和光照下，它的还原速度更快。这项研究的第一作者、斯科尔泰克材料中心的研究科学家朱莉娅-邦达列娃（Julia Bondareva）说：”我们甚至可以通过溶液颜色的变化观察到这一点–颜色变深了。

“为了弄清氧化石墨烯的结构会发生哪些变化以及为什么它会随着时间的推移而析出，我们使用了超级计算机原子模型。通过量子化学计算，我们发现在最稳定的状态下，氧化石墨烯表面的氧基团倾向于聚集在一起。这与文献中假设氧均匀随机分布的大部分模型不同。我们所展示的氧基团聚集一方面会导致光学光谱的变化，另一方面会在氧 “迁移 ”的区域形成纯石墨烯区域。由于石墨烯是一种极其疏水的材料，这些区域往往会粘在一起，以尽量减少与水的接触。这正是实验中观察到的沉淀现象的原因。这项工作的合著者、MIPT材料计算机设计实验室副主任、物理和数学博士尼基塔-奥列霍夫（Nikita Orekhov）解释说：”在实验室的联合电报频道上可以阅读更多有关其他合作研究的信息。

作者指出，研究结果表明，在合成的每个阶段都应特别注意材料的储存条件及其特性。

Tracking the quality of graphene oxide suspension during long-term storage

https://doi.org/10.1016/j.surfin.2024.104842