記者21日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校朱彥武教授團隊與合作者在石墨烯制備上取得新進(jìn)展——微流反應(yīng)2分鐘實現(xiàn)石墨氧化。據(jù)悉，傳統(tǒng)反應(yīng)釜中則需要數(shù)小時才能實現(xiàn)。
這一成果是該團隊與中科院上海高等研究院、常州第六元素材料科技股份有限公司和上海交通大學(xué)合作而取得，相關(guān)研究成果近日發(fā)表在國際期刊Advanced Materials上。
氧化石墨及其剝離產(chǎn)物氧化石墨烯，作為規(guī)模化制備石墨烯的關(guān)鍵前驅(qū)體，在許多領(lǐng)域扮演重要角色。目前在科學(xué)研究及工業(yè)制備中，主要以1958年提出的Hummers法為基礎(chǔ)剝離得到氧化石墨烯。
近些年研究人員針對Hummers法提出了許多改進(jìn)措施，但存在反應(yīng)耗時長、安全隱患大、品質(zhì)管控難等問題；規(guī)模化生產(chǎn)場景下的大體積反應(yīng)釜和低換熱效率進(jìn)一步加重了這些挑戰(zhàn)。因此，亟待開發(fā)一種高效、安全且可規(guī)?；瘧?yīng)用的氧化石墨烯制備技術(shù)。
研究人員采用具有百微米尺寸和連續(xù)流動特征的微通道反應(yīng)器，實現(xiàn)高效且本質(zhì)安全的石墨氧化過程。強化的微流反應(yīng)使得石墨在2分鐘之內(nèi)即可達(dá)到傳統(tǒng)反應(yīng)釜中數(shù)小時才能實現(xiàn)的氧化程度，并通過改變微反應(yīng)器構(gòu)型等可在一定范圍內(nèi)精細(xì)調(diào)節(jié)氧化石墨烯的氧化程度等。據(jù)此結(jié)果進(jìn)行并行放大，年產(chǎn)60噸的連續(xù)化制備產(chǎn)線僅需總共約6.5升的微反應(yīng)器體積。
此外，小尺寸且透明的微反應(yīng)器使得利用光譜實時檢測氧化進(jìn)程成為可能。
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