氧化石墨

✍ dations ◷ 2025-07-25 10:50:26 #纳米材料,碳氧化物

氧化石墨,graphite oxide或graphitic oxide,正式中文名称为石墨氧化物或被称为石墨酸,是一种由物质量之比不定的碳、氢、氧元素构成的化合物。氧化石墨可以通过用强氧化剂来处理石墨来制备。所得到的的产物中,氧化程度最高的产物是一种碳、氧数量之比介于2.1到2.9之间黄色固体,并仍然保留石墨的层状结构,但结构变得更复杂。

松散的氧化石墨分散在碱性溶液中形成类似石墨烯结构的单原子厚度的片段。氧化石墨因为具有这个性质,所以具有用于工业化生产石墨烯的可能性,因此吸引众多科学家参与研究。但直到2010年为止,这条石墨烯制备路线仍存在大量结构方面的问题。

氧化石墨最早是由牛津大学的化学家本杰明·C·布罗迪在1859年用氯酸钾和浓硝酸混合溶液处理石墨的方法制得。

赫摩尔斯和奥弗曼在1957年提出一种更加安全、快速、有效的方法。他们将浓硫酸、硝酸钠、高锰酸钾混合后处理石墨来制备氧化石墨,这个方法至今仍被广泛使用(至2009年为止)。

最近浓硫酸与高锰酸钾的混合溶液被用于切割碳纳米管来产生少量的石墨烯纳米带,并且石墨烯纳米带的边缘具有氧原子(=O)或者羟基(-OH)等基团。

氧化石墨的结构和性质取决于合成它的方法。氧化石墨仍然保留石墨母体的片状结构,但是两层间的间距(约0.7nm)大约是石墨中层间距的两倍。严格的说,“氧化”一词是不正确的,只是由于历史原因而保留下来了。在氧化石墨中,除了纯粹引入氧原子的过氧键外,实验证实,结构中还存在其他种类官能团,比如羰基(=CO)、羟基(-OH)和酚羟基。氧化石墨层的厚度约为1.1 ± 0.2 nm。扫描隧道显微镜表明在氧化石墨中某些区域内,氧原子以0.27 nm × 0.41 nm的晶格常数排列为矩形。在氧化石墨层的最边缘均为羰基或羧基。

近来氧化石墨被聚焦了太多的注意力,科学家试图以氧化石墨为原料来大规模工业化生产石墨烯。虽然众所周知,石墨烯具有很好的电学性质,但氧化石墨本身却是绝缘体(或是半导体)。由于氧化石墨中存在大量亲水基团(如羧基与羟基),氧化石墨很容易在水溶液分散,形成单个小片段,而且绝大部分都只有单个石墨层。之后再通过还原反应就可以还原得悬浮状态的石墨烯片段。

少量的实验室制备石墨烯的方法是用肼处理处于悬浮状态的氧化石墨,并加热至100℃保持24小时。或者也可以将氧化石墨放入氢气氛围中,通过电击得到。或者将氧化石墨暴露在强脉冲光线下,例如氙气灯也能得到石墨烯。

相关

  • 意第绪语意第绪语(ייִדיש yidiš,又译“依地语”)属于日耳曼语族。全球大约有三百万人在使用,大部分的使用者是犹太人,而且其中主要是阿什肯纳兹犹太人在操用此语。意第绪(语)这个称
  • A11A·B·C·D·G·H·QI·J·L·M·N·P·R·S·VATC代码A11(维生素)是解剖学治疗学及化学分类系统的一个药物分组,这是由世界卫生组织药物统计方法整合中心(The WHO Collaboratin
  • 达卡达卡(孟加拉语:ঢাকা),是孟加拉国首都,达卡专区首府。达卡坐落于恒河三角洲布里甘加河北岸,是孟加拉国最大的城市,也是南亚主要城市之一,其都会区有1200多万人口。达卡有着丰富的
  • 雩桂片本文属于客家系列的一部分雩桂客语,或称客家语于桂片,是汉语族客家语的一个支系,主要分布在中国江西省西南部及湖南省东部地区。对于客家语的划分一般有两个版本,而此片在这两个
  • 皇后学院纽约市立大学皇后学院,又译纽约市皇后大学,位于美国纽约州纽约市皇后区,为纽约市立大学最主要的四年制高等学院之一。皇后学院于1937年成立。截至2006年为止,皇后学院总共有1810
  • 新竹物流新竹物流成立于1938年。由传统运输公司转型为现代化服务业,提供物流、商流、金流、资讯流整合之综合型物流服务。2017年营业额已达到150亿台币,代收货款金额达210亿,为台湾物流
  • 乔汉王朝乔汉王朝(英语:Chauhan dynasty),或译兆汉、乔罕,也称萨姆巴尔的乔汉人(Chauhans of Sambhar)、阿杰梅尔的乔汉人(Chauhans of Ajmer),是7-12世纪中印度的一个拉其普特人王朝,位于今天
  • 火器营坐标:39°57′57″N 116°17′21″E / 39.965938°N 116.289058°E / 39.965938; 116.289058火器营是清代禁卫军之一,为清朝专门掌管和操演火器的军队,于康熙二十七年(1688年)建
  • 加利莱奥·费拉里斯加利莱奥·费拉里斯或简称作“费拉里斯”(1847年10月31日-1897年2月7日)是意大利物理学家和电气工程师。因他在交流电方面的工作和1885年发现的旋转磁场而著称,并经由他的发现
  • 员山温泉坐标:24°44′58″N 121°42′47″E / 24.749423°N 121.713104°E / 24.749423; 121.713104员山温泉座落于台湾宜兰县员山乡,距宜兰市约四公里,又名宜兰温泉。依地质分类,员山