不同分子結構表面活性劑對低氧化度氧化石墨插層機理的探索

胡 陽，解 鑫，孫春寶，寇 玨

北京科技大學土木與資源工程學院，北京 100083

作為一種具有優異光學、電學和力學特性的二維材料，石墨烯從它被發現開始就吸引了眾多學者的競相研究.現階段石墨烯的主要制備方法有機械剝離法、氧化還原法、液相剝離法、SiC外延生長法和化學氣相沉積法[1-3].與其他幾種方法相比，氧化還原法具有操作簡單、產量高和成本低等特點.然而，由于石墨中的sp2雜化碳六元環結構會因氧化而轉變為sp3雜化結構，用氧化還原法所制得的還原氧化石墨烯的電學和力學特性會遭受不可恢復損害.為減少因氧化而帶來的石墨烯性能損失，可以通過降低石墨的氧化程度，即選用氧化石墨來制備石墨烯.

在氧化還原法中，氧化所起的作用主要是在碳六元環結構上引入大量氧化官能團以減少石墨片層間的范德華力和π-π相互作用，進而增大石墨的層間距，以便于其被剝離為二維的氧化石墨烯.與高度氧化的氧化石墨相比，氧化石墨（為方便描述，本文中未加特指的氧化石墨均為低氧化度氧化石墨）的層間距較小，無法被有效剝離[4].為增加氧化石墨的剝離產率，可將插層劑插入氧化石墨層間以增加其層間距.根據已有的研究報道，離子（Mn2+、Mn3+和SO42-等）、表面活性劑（四丁基氫氧化銨、油胺和硬脂胺等）和聚合物（聚環氧乙烷）可作為插層劑來增大氧化石墨的層間距[5-7].除了擴大層間距，插層也會給石墨或氧化石墨帶來許多新的特性.例……