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三維石墨烯材料的宏量製備取得新進展

在各種碳材料中,三維石墨烯作為一類新型輕便多孔碳材料,通常具有交錯的多孔結構,巨大的比表麵積,較輕的密度,優異的導電性和結構穩定性等優異的性質。正是由於三維石墨烯這些優異的性能使得其在能源儲存、場發射、傳感器等多個領域有著廣泛的應用。然而,三維石墨烯材料容易發生堆疊,造成比表麵積偏低;且目前大多數報道的合成三維石墨烯材料的方法都需要高昂的生產成本,複雜的工藝流程和苛刻的生產條件。

最近,中山大學化學化工學院於明浩博士生等人在盧錫洪副教授的指導下,以廉價的石墨紙為原料,利用改進的Hummer法和冷凍幹燥技術,實現了性能優良的三維石墨烯材料的一步法宏量製備。與之前製備的方法相比,該方法可以在溫和的室溫條件下快速進行,從而可以實現大規模的製備。這種由高質量的石墨烯組成的三維材料展現出獨特的介孔特性和優異的導電性能,從而使其在電化學儲能與催化領域有著潛在的應用。研究結果表明:這種三維石墨烯材料在直接作為超級電容器的電極材料時,表現出高達331.3 F/g的比電容值,是石墨紙比電容值的八倍。與此同時,這種三維石墨烯還可以作為一種有效的三維載體支撐活性電極材料和催化劑。例如:基於三維石墨烯骨架製備的的聚苯胺納米棒的比電容值高達1341.3 F/g。負載了鈀納米顆粒和鉑納米顆粒的三維石墨烯分別在著名的Suzuki反應和甲醇分解反應中展現了非常好的催化性能。

該研究成功最近發表在著名材料期刊《Adv. Funct. Mater.》上(Minghao Yu, Yongchao Huang, Cheng Li, YinxiangZeng, Wang Wang, Yao Li,Pingping Fang, Xihong Lu,* and Yexiang Tong, Adv. Funct. Mater., 2015, 25, 324-330. IF =11.805),題為”Building Three-Dimensional Graphene Frameworks for Energy Storage and Catalysis”。上述研究工作得到了童葉翔教授的大力支持和國家自然科學基金、廣東省自然科學基金等項目的資助。

文章鏈接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201402964/full

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