中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：石墨烯是一種具有零帶隙、高載流子遷移率、超高比表面積等優(yōu)異性質(zhì)的二維碳材料，可用于能源存儲(chǔ)、生物傳感、電子信息等眾多領(lǐng)域。而實(shí)現(xiàn)石墨烯的批量可控制備是發(fā)揮其潛在應(yīng)用價(jià)值的重要前提。目前,石墨烯的制備方法主要有機(jī)械剝離、液相剝離、氧化還原法和化學(xué)氣相沉積等。其中，化學(xué)氣相沉積作為一種自下而上的制備方法，選用的基底包括銅箔、鎳箔、SiO2/Si等，獲得的石墨烯具有高晶體質(zhì)量、大面積、層厚可控等特點(diǎn)。然而，這些生長(zhǎng)基底都需要通過(guò)使用刻蝕劑刻蝕的方法才能去除，這一方面增加了基底的損耗，另一方面也會(huì)引入雜質(zhì)，從而造成石墨烯晶體質(zhì)量的嚴(yán)重降低。
針對(duì)這一問(wèn)題，北京大學(xué)劉忠范院士的研究團(tuán)隊(duì)提出了有效的解決方法，在石墨烯粉體材料的批量綠色制備上取得了重要進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)以水溶性的氯化鈉晶體作為基底，以乙烯為碳源，在低于氯化鈉熔點(diǎn)的生長(zhǎng)溫度下，利用化學(xué)氣相沉積方法實(shí)現(xiàn)了少層石墨烯的控制生長(zhǎng)。由于氯化鈉在水中的溶解度高達(dá)26.5 g，這使得基底的去除可以通過(guò)水清洗的方法簡(jiǎn)單、綠色地實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，氯化鈉可以通過(guò)蒸發(fā)結(jié)晶的方式進(jìn)行回收，可以實(shí)現(xiàn)基底的循環(huán)使用，大大降低石墨烯制備成本。有意思的是，氯化鈉晶體具有立方結(jié)構(gòu)，生長(zhǎng)過(guò)程中石墨烯會(huì)復(fù)制氯化鈉晶體的形貌，從而得到了三維的空心立方石墨烯盒子。在超聲處理后，這種石墨烯盒子會(huì)破裂形成石墨烯片，進(jìn)一步干燥即可得到石墨烯的粉體。此外，這種方法制備得到的石墨烯在水中表現(xiàn)出特殊的帶電性質(zhì)，可用于污水中陰、陽(yáng)離子染料的吸附從而達(dá)到凈化污水的效果。總之，由于生長(zhǎng)溫度低、基底廉價(jià)易得、轉(zhuǎn)移過(guò)程簡(jiǎn)便無(wú)損、基底可循環(huán)利用等突出優(yōu)點(diǎn)，這種方法有望用于石墨烯粉體的批量綠色制備，從而推動(dòng)石墨烯材料在能源存儲(chǔ)、生物傳感、環(huán)境凈化等眾多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。
