清華大學成功制備出柱撐石墨烯

近日，在北京市科委支持下，清華大學化工系張強、魏飛教授研究組成功制備出一種具有自分散、不堆疊特性的柱撐石墨烯，相關成果發表在國際權威學術期刊《自然-通訊》上。

石墨烯是一種二維片狀納米碳材料，具有優異的力學、熱學、電學、光學性能以及廣泛的應用。但石墨烯間較強的相互作用導致其容易堆疊，降低了材料的比表面積，限制了其界面的高效利用。目前防止石墨烯堆疊的辦法是在石墨烯間層間引入金屬氧化物、導電高分子、炭黑、碳納米管等隔離物，這種方法存在改變石墨烯本體性能及界面復雜等問題。

課題組通過催化氣相生長調變石墨烯的拓撲結構，獲得了具有突起結構的石墨烯。這種具有本征自分散特性、不堆疊的新型石墨烯比表面積高達1628 m2/g，具有大量的孔徑在2～7 nm 的介孔，孔體積高達2.0 cm3/g，導電率高達438 S/cm，同時更容易構建高效導電網絡及暢通的離子通道，使其儲能性能得到顯著提升。該柱撐石墨烯用于鋰硫電池正極時，其材料的能量密度、功率密度顯著優于商用鋰離子電池所用正極材料，在電動汽車、個人電子產品、以及大規模儲能中具有潛在的應用前景。