大尺寸石墨烯的規(guī)?;苽浼夹g(shù)
石墨烯(即單層石墨)自從2004年被發(fā)現(xiàn)以來,立即成為近幾年來最受科學界關(guān)注的材料之一。這一世界上最薄的物質(zhì)不僅打破了人們傳統(tǒng)認為的二維晶體無法穩(wěn)定存在的概念,更為重要的是它與三維材料相比,在眾多方面均具有新穎而且突出的性質(zhì)與性能,展現(xiàn)出了極為誘人的應(yīng)用前景。因此,石墨烯的高效制備成為了一個受到極大關(guān)注的重要課題。目前,石墨烯的制備主要有機械剝離、外延生長、化學氣相沉積(CVD)和溶液相制備等四種方法。前三種方法雖然能獲得較高質(zhì)量的石墨烯,但它們因制備效率低或因反應(yīng)條件苛刻而不利于大規(guī)模的制備。相比較而言,溶液相制備體系操作簡便、產(chǎn)量大,同時石墨烯溶膠的產(chǎn)物形式也為材料的進一步加工、成型帶來了便利。但現(xiàn)階段該方法依然存在一些問題和缺點亟待解決。首先是目前制備的石墨烯尺寸較小且分布不均一,給其某些應(yīng)用帶來不利的影響。另一方面,還原過程極易導致疏水的石墨烯產(chǎn)物的不可逆團聚。雖然有一些方法抑制團聚的發(fā)生,但這需要精確地控制反應(yīng)條件,或需要添加價格較為昂貴的小分子穩(wěn)定劑;而且,所得石墨烯溶液的濃度普遍很低,離大規(guī)模制備的目標還有較大的距離。因此,如何通過簡便的手段獲得高濃度且穩(wěn)定的大面積石墨烯膠體溶液是溶液相合成中的一大難題。最近,我所劉兆平研究小組通過改進石墨烯的溶液相制備技術(shù),成功實現(xiàn)了大尺寸石墨烯的規(guī)?;苽?,石墨烯溶膠濃度可達5mg/mL。所制得的單片石墨烯的尺寸達上百微米,遠超出現(xiàn)有文獻報道的結(jié)果。
