中科院金属所氧化石墨烯实现绿色制备

记者从中国科学院金属研究所了解到，沈阳国家材料科学研究中心先进碳材料研究室提出了电解水氧化的新方法，打破了150多年来用强氧化剂氧化石墨的传统观念，实现了氧化石墨烯的安全、绿色、超快速制备。研究结果最近发表在《自然通讯》的网络版上。

氧化石墨烯在这里是一种重要的石墨烯衍生物，最初主要用作大量制备石墨烯的前体。近年来，它因其独特的物理化学性质和不同于石墨烯的广阔应用前景而受到越来越多的关注。

由于大量含氧官能团的存在，氧化石墨烯在水中具有良好的分散性，易于组装和功能化。氧化石墨烯已被广泛用于制备多功能分离膜、高导电性高强度纤维、超轻超弹性气凝胶等多种功能材料，并在电化学储能、催化、生物医学、复合材料等方面显示出良好的应用前景。

目前，氧化石墨烯主要是通过剥离氧化石墨制备的。然而，氧化石墨的制备已有150多年的历史。传统的方法是基于石墨与大量强复合氧化剂如浓硝酸、浓硫酸、高锰酸钾等的反应。它不仅有爆炸的危险，而且污染严重，反应周期长。

先进碳材料研究部门提出的新方法首先将石墨嵌入浓硫酸中，然后将嵌入的石墨在稀硫酸中氧化。硫酸在反应中损耗少，不产生其他物质，可重复用于电化学反应。研究还发现，电解水氧化法制备的氧化石墨烯的氧化速率比现有方法快100倍以上，所得材料与现有方法相似，易于连续制备。

该方法有效解决了氧化石墨烯长期制备面临的爆炸危险、环境污染和反应周期长的问题，有望大幅降低制备成本，有利于氧化石墨烯的工业化应用。相关技术已申请中国发明专利和PCT专利，成果已转让成立深圳市恩彩科技有限公司(柳岩沈春雷)

《中国科学报》(2018-01-22第五版《创新周刊》)