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惊!化学家利用木材制成激光诱导的石墨烯



莱斯大学的体育标志是一个由激光诱导的石墨烯镶嵌于大松木板上。莱斯大学的科学家使用工业激光加热木材,并将其转化为高导电石墨烯。该材料可用于可生物降解的电子设备。来源:莱斯大学的Tour团队。


莱斯大学的科学家将木材表面转化为石墨烯而使其转变为导电导体


莱斯大学的化学家James Tour和他的同事们把一个薄膜图案绘制在一块松树板上面。这种模式是激光诱导石墨烯(LIG),莱斯大学在2014年发现的一种原子尺度薄的碳材料转化反应式。


Tour说到:“这是原始与最新的现代纳米科技结合成的一个单一的复杂结构”。此发现的具体细节发表在本月的《先进材料》中。


以前激光诱导石墨烯是通过激光反复加热聚酰亚胺(一种便宜的塑料)表面。激光诱导石墨烯是一个单层石墨烯的边缘与一个潜在的表面相接而组成的泡沫状结构,而不是一个平面六角碳原子,其边缘的活性物质暴露在空气中。 Tour解释道:不仅仅只有聚酰亚胺可以产生激光诱导石墨烯,一些木材可能还会更加优异。由莱斯大学的研究生Ruquan Ye 和Yieu Chyan领导的团队尝试过桦木和橡树,发现松树的交联纤维素结构相比于木制素含量低的木材可以更好的生产高质量的石墨烯。木质素是木头坚硬的细胞壁中形成的复杂的有机聚合物。


Ye说从木材中制造石墨烯打开了一个从非聚酰亚胺材料中合成激光诱导石墨烯的新途径。“对于某些应用,如三维石墨烯印刷,聚酰亚胺可能不是理想的基体。此外,木材资源是丰富的而且可再生的。”


与聚酰亚胺材料一样,该进程是使用标准工业激光在惰性气体或者氢气的保护下的室温和常压中进行。没有氧气,激光的热量不足以燃烧松木,但是可以将其表面转化为布满皱纹的石墨烯薄片,并且粘接在木材表面。改变激光的功率可以改变所诱导的石墨烯的化学成分和热稳定性。在70%功率下,激光所诱导的石墨烯称为"P-LIG",P代表松树。


在实验室将P-LIG转化为电极,将水分解为氢气、氧气与超级电容器来储存能量。对于前者,他们将钴、磷、镍、铁等沉积在P-LIG上面,使其成为具有大的表面积的电催化剂,事实证明这种方法既有效而且也很耐用。


文章来源:phys,由材料科技在线团队翻译整理。


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