Imre Dékány教授于2014年10月24日,应孙静研究员的邀请在中国科学院上海硅酸盐研究所2号楼600室与到场的师生作了题为“Intercalation and Structural Properties of Graphite Oxide/Graphene Self-assembled Nanohybrid Films(氧化石墨/石墨烯纳米复合物薄膜的插层和结构特点)”的报告。报告内容丰富,从石墨烯的前世今生谈起,深入浅出,既有大量理论的支撑,也有应用方面的介绍。报告后师生就氧化石墨/石墨烯薄膜的制备方法,表面性质,应用前景等方面与Imre Dékány教授展开了深入而热烈的讨论。
Imre Dékány教授首先从氧化石墨的发展历史谈起,氧化方法从1855年的硝酸+氯酸钠体系,到1898年的硝酸/硫酸+硝酸钠体系发展到1958年也是现在氧化还原石墨烯最常用的Hummers法:硫酸+高锰酸钾体系,随着氧化次数的增加,石墨的片层间距不断加大,颜色也从灰黑色逐渐变为亮黄色。氧化石墨的表面特性是人们常常关注的重点,氧化石墨的“理想”分子式是C10O5H2,但是经验的结果一般为C2OxHy(x=0.77-0.98, y=0.3-0.4),由于氧化石墨的表面有大量-COOH,-OH,=O等基团,因此在加入氢氧化钠提高氧化石墨分散液的pH后,zeta电势变得更负,GO片之间的排斥力更强,伴有比表面积的明显增加。在这些理论前提下,Imre Dékány教授介绍了层-层自主装超薄GO膜制备方法:将基底浸入阳离子聚电解质,使其表面带有正电荷,然后蘸浸氧化石墨水溶液。重复进行以上步骤就可以得到层层堆叠的GO薄膜。此方法的优点是层数易控制,重复性好,制备得到的GO膜相对抽滤等手法要更薄更均匀,分析实验证明蘸浸次数、氧化石墨层数、分散液浓度均对紫外可见吸收强度有关。通过煅烧和还原处理,氧化石墨表面的接触角明显增大,反应薄膜表面逐渐提高的憎水性,还原过程氧化石墨膜的导电性也在增加。通过脂肪铵对GO的表面修饰,可以从XRD看出GO的层间距不断增大,通过上面类似的方法可以制备得到GO/聚合物薄膜,通过水合肼还原即可得到导电、柔性兼具的碳薄膜。通过对氧化石墨烯表面负载磁性铁氧化物颗粒,得到具有大比表面积的磁性铁氧化物/碳复合材料。Imre Dékány教授通过大量数据说明了溶剂、表面活性剂,脂肪铵等客体分子对氧化石墨比表面积、等温吸附性能、层间距的影响。最后,在氧化石墨复合物的应用介绍中,着重强调了其催化中的应用,首先是钯纳米颗粒在CTAB表面活性剂作用下均匀分散在氧化石墨表面,平均大小为2.45nm,与钯颗粒分散液中的2.18nm相比无明显团聚和增大;再者是TiO2/GO复合物的制备,其在光催化、分离等方面有很大的应用潜力。