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       氧化石墨已成為氧化石墨烯、還原氧化石墨烯以及各種其他石墨烯基材料或復合材料的重要前驅體。在眾多制備氧化石墨的Hummers方法中，通常會加入水來促進氧化反應，但是這會導致一系列的問題，比如繁瑣的純化過程和產生液體廢水物，這在大規模生產氧化石墨中會引起環境處理成本的擔憂。在此，通過高效氧化化學可膨脹石墨(CEG)，一步制備得氧化石墨，值得一提的是，在該氧化過程中沒有添加水。該方法的特點是將固體反應物從液體氧化劑中直接分離，允許廢酸的再利用，以及產物的快速離心洗滌至中性pH。該策略還有益于氧化劑高錳酸鉀(KMnO4)的高效利用，當KMnO4/CEG質量比低至2.5時，單層/雙層氧化石墨烯的產率高達 90%。此外，該無水氧化工藝避免了加水之后對石墨片的刻蝕，經純化得到氧化石墨烯產物能夠保持30~110 μm大片徑，這證明了該方法適用于制備高導電、導熱的石墨烯薄膜。該工作為氧化石墨及相關材料的工業化生產提供了一種更高效、更環保的制備技術。
 
  Figure 1. (a) 無水氧化工藝一步制備氧化石墨的示意圖，以及(b)氧化石墨的純化工藝。（c）每個步驟中產物以及最終氧化石墨烯產物的光學圖像。
 
  Figure 2. 不同高錳酸鉀/氧化石墨比例下制備GO產物的表征。（a）氧化石墨烯單層的產量。（b）相應的片層尺寸和層數分布。(c)沉積在云母表面上GO-6的AFM圖像。（d）XRD圖譜。（e）凍干GO氣凝膠的TGA分析。（f）GO水分散體的UV-vis光譜。
 
  Figure 3．不同KMnO4/CEG比值下產物的化學組成演變:(a) 經過ATR和基線校正的FT-IR光譜。（b）¹³C 固態核磁共振譜。(c) 基于XPS數據，擬合估算碳官能團的含量。(d) 無水氧化工藝制備GO時，對應的結構轉變示意圖。
 
  Figure 4．（a）氧化石墨烯薄膜（厚GOFs）的制備示意圖。(b)上圖呈現了不同厚度的石墨烯薄膜的光學照片，下圖顯示了橫截面SEM圖像。(c)不同氧化石墨烯薄膜的熱導率比較。石墨薄膜的(d)電導率和(e)熱導率與其他報道薄膜進行比較。
  
       該研究工作由中國科學技術大學朱彥武課題組于2021年發表在Chem. Mater.期刊上。原文：Highly Efficient Preparation of Graphite Oxide without Water Enhanced Oxidation。

轉自《石墨烯雜志》公眾號