缺點不少,但這依舊是一個極為值得探索的方向。
<div css=tentadv> 這件事在當時就引起了徐川的注意,隻不過那時候因為在忙碌可控核聚變工程上的事情,他沒法抽出時間來深入研究,隻能將這事交給川海材料研究所自己。
一年半多的時間過去,結合研究所的計算材料模型,這種合成高純度的石墨烯薄膜材料的方式有了大幅度的提升。
眾所周知,高品質石墨烯的合成方式難點有三個。
從高純度的單原子層石墨烯層連續合成,到薄膜的轉移,以及連續的工業化都是極其困難的事情。
而經過這一年半的摸索,材料實驗室改進了這種新型電化學合成方式。
首先是對原本的LiFePO4電池的負極材料石墨烯進一度高純度的優化。
使用純度在百分之九十九點九九九以上高純度合成石墨來代替原本的電池負極石墨材料。
畢竟LiFePO4電池的負極雖然使用的是石墨,但為了提升電池性能,並不是高純度的石墨,參有雜質。
而這些雜質數量雖然不多,但同樣會在合成石墨烯的過程中影響石墨烯的品質。
當然,這並不是關鍵。
這種電化學合成石墨烯的方式,關鍵問題在於需要進行氧化還原,以及合成的石墨烯轉移上。
後者還算好解決,無論是外界的微波轉移,還是液相剝離法都可以實現,隻不過效率不高,會出現殘次品等問題。
而前者,針對氧化石墨烯的還原,就一直都是工業界的難題了。
氧化石墨烯的還原劑雖然有多種選擇,從肼和肼衍生物、到硼氫化鈉等金屬氫化物、強酸、強堿、醇類、酚類、維生素C、還原性糖(葡萄糖、殼聚糖等)等都能做。
但無論是哪一種,都有著各自的缺點。
比如使用一些酸還石墨烯會導致單層石墨烯結構因受到π-π相互作用而團聚、堆積,導致比表麵積縮小,電阻增大,性能大幅降低等問題。
從而限製了其應用前景。
亦或者使用肼或者肼衍生物進行還原,得到的石墨烯雖然儘解決了產物的團聚現象,但是也使得經還原得到的石墨烯中引入了鍵,造成了汙染。
而且使用的水合肼的毒性很大,並不適合使用在大規模生產,工業,以及在生物醫藥當中。
所以徐川對於川海材料研究所到底是怎麼解決這個問題的很是好奇。
順著文檔資料,徐川繼續往下看去。
在氧化石墨烯的還原法總結中,他看到了川海材料研究所還原氧化石墨烯的方式。
“.采用不同的薄膜組裝方法將氧化石墨烯修飾於特定的電極基底上,得到經氧化石墨烯修飾後的電極,隨後以此修飾電極作為經典三電極電解體係的工作電極在特定電解質溶液中進行電解反應,從而實氧化石墨烯薄膜的還原。”
“電化學還原法?”
看到這種方式,徐川愣了一下。
他原本以為實驗室這邊是找到了一種新型的還原劑,卻沒想到他們直接脫離了還原劑的限製,使用了另類的電化學方式。
【等將氧化石墨烯在去離子水中超聲1h,然後將其修飾在導電玻璃基底上,通過擴展循環伏安法(CV,-1.0~1.0 V,相對於可逆氫電極)在0.1 mol/L的Na2SO4溶液中與Hg/Hg2SO4和Pt電極作為參考電極和對比電極的標準三電極電池中發生電化學反應以還原氧化石墨烯。】
【通過X射線光電子能譜(XPS)測試-0.75 V時的還原峰和比電容的值來實現檢測和控製氧化石墨烯的還原度。】
【進一步配合電化學沉積的方法將氧化石墨烯修飾在導電的玻璃基底上,隨後與玻碳電極一起配對在0.1 mol/L的溶液中,進行0~-0.1 V強度的掃描,可以得到位於基底上的薄膜。】
【.】
資料算不上很詳細,甚至就連那些電鏡結構圖什麼都沒有,但足夠徐川了解清楚他們到底是怎麼做到的了。
不得不說,這是一種另辟蹊徑異常巧妙的方式。
如今材料界對於氧化石墨烯的還原與石墨烯的製備,一直都在考慮如果通過還原劑或者催化劑來搭乘。
儘管已經在研究微波還原、水熱還原法、催化還原等方式、但這些實際上並沒有脫離還原劑與催化劑的限製。
而這種通過電化學還原的方式,直接繞開了還原劑與催化劑影響。
且不提它的效率如何,但是沒有了還原劑和催化劑這些添加劑,還原後的石墨烯純度無疑是相當高的。
畢竟在還原的過程中,他已經沒有了其他外來添加劑的影響。
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