低成本規(guī)?；苽涓哔|(zhì)量石墨烯是發(fā)揮石墨烯優(yōu)異導(dǎo)電和導(dǎo)熱特性、推動石墨烯應(yīng)用于電熱、傳感和儲能等領(lǐng)域必須解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。以廉價石墨為原料通過石墨層間插層和剝離是制備高質(zhì)量石墨烯的最重要技術(shù)路線。對于該技術(shù)路線而言，高產(chǎn)率是實現(xiàn)宏量制備的前提，同時還應(yīng)兼顧制備體系和過程的環(huán)保性及安全性。然而，開發(fā)同時具備高質(zhì)量、高產(chǎn)率、環(huán)境友好的制備策略仍然面臨挑戰(zhàn)，通過原理創(chuàng)新和工藝技術(shù)改進實現(xiàn)高質(zhì)量石墨烯的低成本規(guī)?；苽湟廊皇鞘┎牧项I(lǐng)域的重要研究課題。

近期，學(xué)術(shù)期刊《Chemistry of Materials》(IF：9.466) 分別以快報和全文形式在線刊發(fā)了中科院上海微系統(tǒng)所石墨烯粉體材料研究團隊何朋、丁古巧等研究人員在高質(zhì)量石墨烯材料制備方面取得的兩項重要研究進展：基于插層-剝離體系的創(chuàng)新和過程控制，分別在H₂SO₄-Na₂S₂O₈ 和H₂C₂O₄-H₂O₂ 體系中通過化學(xué)和電化學(xué)技術(shù)獲得高質(zhì)量少層石墨烯。在H₂SO₄-Na₂S₂O₈ 體系中，研發(fā)人員通過插層和剝離的動力學(xué)控制，實現(xiàn)了90.8%少層石墨烯的超高產(chǎn)率，相對于已有報道具有明顯優(yōu)勢，所得高質(zhì)量少層石墨烯具有大片徑（平均片徑面積達54.7 μm²）和高電導(dǎo)率（1.01×10⁵?S m^-1）等特點，在多個領(lǐng)域應(yīng)用潛力巨大。詳盡的機理研究明確了低溫化學(xué)插層和高溫氣泡剝離的必要性和優(yōu)越性，深化了對氣體鼓泡剝離制備高質(zhì)量石墨烯過程的理解，該研究成果對于濕法化學(xué)規(guī)?；苽涓哔|(zhì)量石墨烯具有重要借鑒意義。同樣利用氣泡剝離制備高質(zhì)量石墨烯，團隊設(shè)計開發(fā)的H₂C₂O₄-H₂O₂ 綠色電解液體系，克服了常規(guī)電化學(xué)方法所得石墨烯氧化缺陷多、制備過程釋放有害氣體等缺點，所獲得的石墨烯含氧量僅有2.41 at. %。機理研究表明，H₂C₂O₄ 不僅是綠色的插層劑，還能有效阻礙石墨烯在陽極發(fā)生的氧化過程，而H₂O₂ 對增強氣泡剝離效果明顯，該研究成果為開發(fā)電化學(xué)法規(guī)?；苽涓哔|(zhì)量石墨烯提供了新思路。所制得的高質(zhì)量石墨烯在電熱方面表現(xiàn)出低電壓、高速升溫和溫度一致性好等優(yōu)點，有望作為新型電熱材料獲得推廣應(yīng)用。

研究團隊致力于石墨烯材料的創(chuàng)新制備和應(yīng)用研究多年，大力發(fā)展原創(chuàng)性制備技術(shù)獲取高質(zhì)量石墨烯、水溶性石墨烯和石墨烯量子點等高端石墨烯材料，相關(guān)研究先后得到了國家重大科技專項項目（2011ZX02707）、中科院先導(dǎo)專項項目（XDA02040000）及國家自然科學(xué)基金項目（11774368, 11227902）的支持。

論文鏈接：http://pubsdc3.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.chemmater.7b02752

http://pubsdc3.acs.org/doi/10.1021/acs.chemmater.7b00567

?

基于動力學(xué)控制的化學(xué)氣泡剝離法制備高質(zhì)量石墨烯

?

基于綠色電解質(zhì)的電化學(xué)氣泡剝離制備高質(zhì)量石墨烯及其電熱應(yīng)用