物理学家造出稳定的水性石墨烯分散体

发布时间:2020-06-04   文章来源: https://mp.weixin.qq.com/s/5Y0wsbAqj7Q9BsLy8wAV_Q   访问量:

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       瑞典于默奥大学的研究人员展示了活性石墨烯、活性炭和其他疏水性碳如何以微米级颗粒的形式分散在水中。帮助使这些分散液持续几天的关键试剂是石墨烯的氧化物,称为氧化石墨烯。作者已为制备分散体的方法申请了专利。

       石墨烯、石墨、活性炭是完全不同的碳形式,但它们的共同之处是它们的疏水性,因此不能将这些物质直接溶解或分散在水中。另一方面,将分散体或溶液用于许多应用程序是一个很大的优势。理想地,可以将石墨烯分散液喷涂在金属箔上,并通过简单干燥来制备例如电极材料。

多年来,科学家一直在寻找使用石墨烯相关材料制备分散体的良好方法。到目前为止,最常用的方法是使用有机溶剂和非常强的机械处理,例如长时间超声处理。然而,有机溶剂通常是有毒的,而机械处理不仅耗时又耗能,而且还会引入许多缺陷,这会对石墨烯片的导电性产生不利影响。

        于默奥大学的研究人员发现了一种简单且环保的解决方案:氧化石墨烯,氧化石墨烯具有亲水性,并且易于分散在水中。




       于默奥大学物理系副教授Alexander Talyzin说:“我们发现,可以通过向各种疏水性碳中加入一定量的氧化石墨烯来制备稳定的水分散体。”

       他的物理学家团队使用高表面积碳(例如石墨烯,活性石墨烯,多孔或活性碳)测试了该方法。分散液是稳定的,即使存放几天后也不会沉淀。增加一些碳纳米管到分散体中,表现出了制备超级电容器电极的相当大的潜力。将分散体加到金属箔上,加热到200℃即可干燥。研究人员说,所有这些步骤都可以轻松地扩展到工业生产中。

      “最终我们得到的是一种导电电极材料的薄膜,该薄膜具有相当高的表面积,良好的导电性以及在超级电容器中储电的优异性能。该高表面积是由微米尺寸的例如活化石墨烯的颗粒提供的,而纳米管和热还原的氧化石墨烯可在颗粒之间提供良好的电接触。” Alexander Talyzin说。

       该分散体也可用于许多其他应用中,例如用于印刷的油墨、保护性涂料和导电涂料。

       该研究由欧盟石墨烯旗舰基金资助,这是一个旨在将石墨烯推向市场的巨大国际项目。研究人员也得到了于默奥大学的大力支持。制备活化石墨烯分散体的方法也在申请专利。

       “一旦我联系了于默奥大学的创新办公室,一切都变得非常顺利和迅速。感谢Daniel Hoffman和他的同事等专家,我们在短时间内获得了巨大的帮助。在审查科学论文时,我们能够完成申请专利。”

       该研究发表在《Journal of Physical Chemistry Letters》上,论文标题为《Aqueous Activated Graphene Dispersions for Deposition of High-Surface Area Supercapacitor Electrodes》。




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