日前，國(guó)際頂級(jí)綜合性學(xué)術(shù)期刊《自然通訊》（Nature Communications）以“Ultrahigh concentration exfoliation and aqueous dispersion of few-layer graphene by excluded volume effect”為題，發(fā)表了中北大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院孫友誼教授團(tuán)隊(duì)的研究成果，一種低成本、綠色環(huán)保、高產(chǎn)率、高品質(zhì)石墨烯宏量制備方法。這不僅為石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供低成本、高品質(zhì)石墨烯提供了可能性，且為制備其他高濃度二維納米片狀材料提供了新的思路。

論文地址：https://www.nature.com/articles/s41467-024-55131-y

高濃度的石墨烯剝落與分散示意

通常，高濃度二維納米材料的分散具有挑戰(zhàn)，因?yàn)樗鼈兺S著表面接觸增加和范德華吸引力下聚集或重新堆積。研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合膠體化學(xué)體積排斥作用和二維納米材料剝離新方法，開(kāi)發(fā)了一種由二維形態(tài)學(xué)支持的排除體積效應(yīng),它可以與靜電排斥相結(jié)合,合成高濃度的水石墨烯分散體。

這是一個(gè)連續(xù)濕法制備過(guò)程，包括邊緣氧化,氣泡膨脹和機(jī)械剪切等手段，將石墨片剝落成高濃度（超過(guò)100毫克/毫升）水分散體。研究團(tuán)隊(duì)表示，這歸因于二維形態(tài)學(xué)固有的強(qiáng)排除體積排斥效應(yīng),它與傳統(tǒng)的靜電排斥相結(jié)合,造成由納米體和塔克托伊體組成的阻塞石墨烯網(wǎng)絡(luò),以防止它們的重新堆疊。值得一提的是，研究團(tuán)隊(duì)制備的樣品放在玻璃瓶?jī)?nèi)長(zhǎng)達(dá)550天，幾乎沒(méi)有出現(xiàn)團(tuán)聚或沉降，分散體系非常穩(wěn)定。

編譯整理 YUXI