宁波材料所解决石墨烯泡沫制备问题

目前,石墨烯泡沫主流的制备方法包括两种:水热法和模板法。水热法从氧化石墨出发,主要包括四部分:氧化石墨的超声剥离、石墨烯的水热自主装、石墨烯泡沫的干燥(冷冻/超临界CO2干燥)和石墨烯泡沫的退火处理。模板法主要是将CVD法或化学法所制备的石墨烯包覆在金属Ni或PU泡沫的骨架上,而后通过刻蚀或热解牺牲“模板”。尽管上述方法取得了一定的效果,但仍存在操作繁琐、样品干燥难、模板难去除等问题,导致样品的制备周期较长。因此,开发一种简单、高效、宏量的石墨烯泡沫的制备方法显得尤为必要。

宁波材料所郑文革研究员课题组在前期低温常压制备石墨烯(J. Mater. Chem. C, 2013, 1, 50-53)的基础上通过一步烧结法实现了石墨烯泡沫的高效和宏量制备(下图所示)。整个过程可在数小时内完成,效率较传统的水热和模板法大幅提高。所制备的石墨烯泡沫密度仅为0.02 g/cm3,电导率可达130 S/m,厚度为0.5 mm的该泡沫在X波段(8.2-12.4 GHz)的电磁屏蔽效能高达25 dB。此外,该石墨烯泡沫对有机溶剂和油污还具有超高的吸附性能,能够吸附其自身重量47-120倍的污染物且具有良好的循环使用性能。相关结果已经发表于国际学术期刊ACS Applied Materials & Interfaces, 2017, DOI: 10.1021/acsami.7b0240,并申请中国发明专利201710051316.7。

上述工作得到了国家自然科学基金(51603218、51473181、51573202)和宁波市自然科学基金(2016A610269)的大力资助。

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石墨烯泡沫的制备过程示意图

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