中國科學院金屬研究所打破了150多年來通過強氧化劑對石墨進行氧化的傳統思路,實現了氧化石墨烯的安全、綠色、超快制備。該方法首先在濃硫酸中將石墨插層,然后在稀硫酸中對插層石墨進行氧化。氧同位素示蹤和自由基捕獲試驗表明,氧化石墨烯中的氧元素主要來源于電解液中的水,電解水產生的大量高活性氧自由基與石墨反應生成了氧化石墨烯。反應中硫酸幾乎沒有損耗,也不生成其他物質,可被重復用于電化學反應。研究還發現,電解水氧化制備氧化石墨烯的氧化速率比現有方法快100倍以上,而所得材料與現有方法類似,并且易于連續化制備。該方法有效解決了氧化石墨烯制備長期面臨的爆炸危險、環境污染及反應周期長的問題,有望大幅降低制備成本,促進氧化石墨烯的工業化應用。
相關研究成果發表在Nature Communications上,相關技術已申請中國發明專利和PCT專利。