两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积、高导电性、高导热性和高吸附容量等*的物理化学性质而受到广泛的研究。氧化石墨烯作为生物传感器或药物载体广泛应用于生物领域。石墨烯基材料作为电化学电源、超级电容器、燃料电池或电池在现代电子领域发挥着重要作用。由于石墨烯氧化物具有高的吸附容量和无毒性，在处理有机和无机污染物的水等环境问题上具有广阔的应用前景。

【成果介绍】

氧化石墨烯是一种常见的材料，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驱体。我们的高氧化石墨烯氧化物是根据改进的图尔的方法，通过两步氧化纯石墨和随后的氧化石墨制备的。采用元素分析法、X射线光电子能谱法和能谱法对样品中的氧含量进行了分析。采用拉曼光谱、扫描电镜、透射电镜和X射线粉末衍射等手段对其结构、形貌和化学组成进行了研究。采用同步热分析（Linseis STA PT1600）和同步热分析与质谱联用的方法研究了其在大气中的热稳定性。

【图文导读】

图1：GO-2x的SEM图像（左）和TEM图像（右）

图2：通过XPS（左）和C1s细节（右）获得的GO-2x的测量光谱

图3：GO-2x的X射线衍射图

图4：GO-2x的拉曼光谱

图5：GO-2x在大气中的STA

图6：惰性气体中GO-2x:STA的热分析（左）和惰性气体测量过程中逸出气体的质谱（右）

【结论】

我们证明了通过两步氧化反应可以制备高度氧化的石墨烯氧化物。所有的分析方法都证实了所用程序具有较高的氧化效率。采用同步热分析和质谱相结合的方法，研究了空气气氛和惰性气氛中的热物性。这使得研究去角质过程，这是伴随着水，一氧化碳和二氧化碳释放。由于样品中含有大量的氧气，在剥落之后，所形成的还原石墨烯氧化物的氧化就开始了。高含氧量的氧化石墨烯由于具有较高的反应活性，将成为合成各种薄膜和薄膜的有用材料或合成石墨烯衍生物的起始材料。