西北大学领导的一个研究小组使用基本的无机化学解决了石墨烯氧化物薄膜的溶解性之谜。


据黄嘉兴【音译】,麦考密克工程学院材料科学和工程学副教授，所述，GO的溶解影响因素多年来一直困惑着科学家们,他们不能解释为什么这些石墨烯氧化物薄膜在水中能有良好的稳定性。 当单一的GO片淹没时,他们将各自带负电荷,然后相互排斥。但看这一现象理应会引起膜分解,但是先前的研究已经证明,GO薄膜实际上会变得稳定起来，不会分解。

左边的图像显示了干净GO薄膜,在水中解体。 右边被污染膜却保持稳定



GO为石墨氧化的产物,通常是利用石墨烯制备而成的碳材料。 这种材料重量轻、强度大，在能源存储和电子应用方有诸多潜力。 然而,过去三年左右,很多科学家都在研究试图让GO可以分解。



黄嘉兴研究了许多的GO材料,发现GO薄膜的稳定是由于无意引入了常见的杂质。 为了制备GO薄膜,科学家们通常通过将酸性分散溶液通过多孔电镀氧铝阳极的分散过滤盘。 这样的过滤器通常用来制备各种纳米材料的膜。


黄的研究小组发现,在过滤的时候,氧化铝滤盘在酸性水溶液中华产生大量的铝离子，这些带正电的铝离子和带负电的GO膜互相吸引，最终使整个体系趋于稳定耦合被观察在根本地稳定接着而来的膜的带阳电荷的离子之间，并且带负电荷是页。其它的多价金属离子如锰，也会和膜发生类似的反应。


从另一个角度上说，这个研究表面，GO薄膜本身的强度并没有我们之前所想的那么高。如果没有铝离子的引入，GO薄膜强度会减弱。这项研究结果刊载于《nature chemistry》的“On the origin of stability of graphene-oxide membranes in water”。



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