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更廉價更簡單的石墨烯制備工藝被發現

自十多年前石墨烯正式被确認,其已經在科學界刮起了一陣風暴,科學家和研究人員正試圖揭開石墨烯在現在及未來潛在應用的冰山一角。

的确,我們已經看到了石墨烯在從電動汽車的電池組到水淨化裝置等各方面的應用,更不用提其在超級電容器、氫燃料電池和自存儲太陽能等方面的應用。但是唯一的問題是,如果石墨烯不能比一些其他可選用的材料更便宜(例如鉑、銥等),那麼它依舊貴得離譜。目前研究人員也隻是掌握了石墨烯批量生産工藝的皮毛。

如果用ebay搜索“石墨烯”,你就會發現上面所讨論的問題。例如一個38毫米的石墨烯花邊紙單圓孔的要價高達168美金,或者我們可以花35美金買一瓶100毫克的氧化石墨烯,而為了得到石墨烯,我們還需要對其進一步加工。當然,科學家和研究人員的研究已經讓石墨烯有了一個相對較好的定價,但是如果要生産氫燃料電池,我們仍需要投入數千美元,盡管這已經比諸如鉑一類的電池更便宜了。

加州理工學院的研究人員幾乎是無意中發現了更加廉價且更加簡單的石墨烯制備工藝。目前最好的石墨烯制備方法也要求10個小時,經曆10個不同的過程,并要求溫度達到1800℉——這要求特殊的設備來完成。

新工藝的工作溫度隻有788℉,并且整個過程隻需5分鐘!加州理工學院的DavidBoyd博士緻力于探尋簡化石墨烯生産工藝的方法,可鮮有成功。在加熱銅片期間,需要氧化甲烷,為石墨烯提供碳源,但是在這期間,Boyd博士卻被一個電話打斷。

就是這個電話,導緻了銅片的輕微過燒,結果竟然形成了石墨烯!而先前存在的問題是氧化銅會阻礙石墨烯的生長。多虧了電話這一“不速之客”,過熱使得氧化銅消失,進而允許石墨烯原位形成。正是基于這一令人驚訝的時刻,Boyd博士繼續使用不同的化學過程進行試驗,發現這一工藝比先前預期的工作溫度還低。當擴大規模時,更加廉價且易得的石墨烯将推動石墨烯的研究以及石墨烯基産品的潛在商業化進程。

無獨有偶,最近浙江大學高超教授課題組經過多年探索,發現了一種新型、廉價、無毒的鐵系氧化劑,取代了沿用半個多世紀的氯系、錳系氧化劑。這種方法很“綠色”,沒有爆炸隐患,不會産生有害物質,對環境友好。同時,生産實驗數據顯示,這種方法做單層氧化石墨烯,在一個小時之内就能完成,有望在工業上大規模應用。

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