兩步氧化法快速合成高氧化石墨烯氧化物

【引言】

石墨烯、氧化石墨烯等石墨烯基材料因其具有高比表面積、高導(dǎo)電性、高導(dǎo)熱性和高吸附容量等*的物理化學(xué)性質(zhì)而受到廣泛的研究。氧化石墨烯作為生物傳感器或藥物載體廣泛應(yīng)用于生物領(lǐng)域。石墨烯基材料作為電化學(xué)電源、超級(jí)電容器、燃料電池或電池在現(xiàn)代電子領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。由于石墨烯氧化物具有高的吸附容量和無毒性，在處理有機(jī)和無機(jī)污染物的水等環(huán)境問題上具有廣闊的應(yīng)用前景。

【成果介紹】

氧化石墨烯是一種常見的材料，通常用作合成石墨烯及其衍生物和其他石墨烯基材料的前驅(qū)體。我們的高氧化石墨烯氧化物是根據(jù)改進(jìn)的圖爾的方法，通過兩步氧化純石墨和隨后的氧化石墨制備的。采用元素分析法、X射線光電子能譜法和能譜法對(duì)樣品中的氧含量進(jìn)行了分析。采用拉曼光譜、掃描電鏡、透射電鏡和X射線粉末衍射等手段對(duì)其結(jié)構(gòu)、形貌和化學(xué)組成進(jìn)行了研究。采用同步熱分析（Linseis STA PT1600）和同步熱分析與質(zhì)譜聯(lián)用的方法研究了其在大氣中的熱穩(wěn)定性。

【圖文導(dǎo)讀】

圖1：GO-2x的SEM圖像（左）和TEM圖像（右）

圖2：通過XPS（左）和C1s細(xì)節(jié)（右）獲得的GO-2x的測(cè)量光譜

圖3：GO-2x的X射線衍射圖

圖4：GO-2x的拉曼光譜

圖5：GO-2x在大氣中的STA

圖6：惰性氣體中GO-2x:STA的熱分析（左）和惰性氣體測(cè)量過程中逸出氣體的質(zhì)譜（右）

【結(jié)論】

我們證明了通過兩步氧化反應(yīng)可以制備高度氧化的石墨烯氧化物。所有的分析方法都證實(shí)了所用程序具有較高的氧化效率。采用同步熱分析和質(zhì)譜相結(jié)合的方法，研究了空氣氣氛和惰性氣氛中的熱物性。這使得研究去角質(zhì)過程，這是伴隨著水，一氧化碳和二氧化碳釋放。由于樣品中含有大量的氧氣，在剝落之后，所形成的還原石墨烯氧化物的氧化就開始了。高含氧量的氧化石墨烯由于具有較高的反應(yīng)活性，將成為合成各種薄膜和薄膜的有用材料或合成石墨烯衍生物的起始材料。