氧化石墨烯道理获新发明(2)

石国升先容，他们制备氧化石墨烯用的是通例的Hummers法，用高锰酸根氧化石墨，在层与层之间形成氧化官能团，降服石墨层间的范德华力，再在水分子的参与下将单层的氧化石墨烯拉开。

然而研究人员后续的阐明测试却遭遇了不小的挑战。

“我们想把每一个氧化基团原子级的成像变革通过TEM（透射电子显微镜）、AFM（原子力显微镜）等手段泛起出来。”石国升先容，然而这些测试要领都需要高干燥、高真空的情况，可是他们的理论恰恰是研究水的浸染，这些要领就没法用了。而假如用冷冻电镜，却又看不到动态的进程。

石国升和涂育松等人想了许多步伐，终于上海同步辐射光源的原位红外光谱装置（SR-FTIR）给了他们实现原位探测石墨烯布局的时机。

“同步红外探测的敏捷高，也不需要抽真空，可以做。”石国升说道。

为了测试石墨烯氧化基团在水分子吸附下跟干燥情况对比有什么变革，他们需要将样品放在一个较量干燥的情况中，再一点一点地插手水。

为此他们专门设计了一个较量窄的匣子放样品，用氮吹的方法维持匣子里匀称干燥，此时氧化基团在石墨烯外貌的漫衍变革很是小。

“而仅仅加了一点水，环氧的漫衍就有了类周期性的振荡变革。”涂育松说，“这验证了我们的功效。”

而来自同行审稿人的问题接踵而至。

“你的尝试中石墨烯是堆叠在一起的，你怎么证明环氧的变革是顺着单层产生的而不是产生在层间的？”

“你所说的这种机剖析引起氧化石墨烯的降解吗?”

对此涂育松等人一一做出解答，他认为，理论可以证明，环氧的层间移动需要超过更长的间隔，意味着更高的能垒。而在有水情况下，层间距变大，能垒也进一步增加了。

这说明，氧化基团只能沿着层平面迁移，而不是在层间迁移。

而尝试前后对石墨烯薄膜的称重和身分阐明也证明，不只重量没有损失，石墨烯中碳氢氧的比例也没有产生变革，石墨烯的外貌上仅仅是氧化基团的位置产生了迁移，并没有降解产生。

让石墨烯“动”起来

涂育松认为这项事情最大的意义在于挑战了以前的领略，氧化石墨烯不是静态的，而是动态的。氧化位点之间高度关联，环氧、羟基和水分子三者彼此协同，可以实现大面积的氧迁移。

“许多以前无法领略的现象，此刻豁然开朗了。水作为一种常见的情况变量，对付今后的相关研究也有开导。”涂育松说。

氧化石墨烯专家、蔚山科学技能院多维碳质料中心主任Rodney Ruoff传授曾接洽涂育松，邀请他去韩国表明他们的模子。“动态”石墨烯的研究也受到了Ruoff的开导。

而此次的发明不只仅有理论意义，这种全新的对石墨烯“动态”的领略对应用也很重要。

此前，别人也实验设计建造一些动态响应的共价质料及相干系统，可是会涉及到必然的可逆回响，需要较大的压强、温度可能要求pH条件变革，对回响进程的要求很高。

“而氧化石墨烯建造简朴，只要吸附一点水就可以实现常温常压下氧在石墨烯外貌的大面积迁移变革，今后可以更利便地取得应用。”石国升说。