电化学剥离法制备石墨烯技术

针对传统氧化还原法制备石墨烯存在的步骤复杂、污染严重等问题，发展了低成本、绿色的电 化学剥离方法高效制备出高质量、高导电石墨烯。电化学剥离法制备石墨烯具有很多优势：操作 条件温和、常温常压、成本低、无污染、绿色环保。获得的石墨烯质量相对较高，缺陷少、分散性好、 可加工性高，易于制备导热、导电、防腐、电磁屏蔽等功能材料，对石墨烯的规模化生产和应用具有 非常重要的意义。课题组发展了绿色环保的电化学阳极剥离宏量制备少层石墨烯的方法，并实现 了杂原子掺杂。该方法以石墨为原料，在中性含氟的水系电解液中，采用电化学方法一步实现了石 墨的高效剥离和氟掺杂，以此可宏量制备出氟掺杂石墨烯。该制备杂原子掺杂石墨烯的方法简单， 绿色环保；且所得杂化石墨烯材料产率较高（＞70%）、片层较大（水平尺寸可达12 μm）、层数可 控（＜3层），其中掺杂的氟含量质量分数约为3%。此外，电化学阴极剥离法是一种制备高质量少 层石墨烯的方法，但是已有的报道均采用有机溶液体系，成本高且不够绿色环保，课题组还开发了 一种绿色的水溶液电化学阴极剥离方法，在6M KOH 溶液中，将石墨作为阴极可以快速剥离制备 出少层石墨烯获得的石墨烯含氧量低（1.27 wt%）、缺陷少（ID/IG < 0.035）、片径尺寸为5-10 μm、 -1 电导率高200 S cm 及溶液可加工性良好。采用该方法可以低成本、简单高效、绿色环保、宏量制 备低缺陷、具有良好导电性和溶液加工性的石墨烯，为开发石墨烯在导热膜、超级电容器、导电添 加剂、纳米复合材料等领域的应用提供了新材料。