京西煤制備氧化石墨烯分子結構模型的構建與優化

唐躍剛，陳鵬翔，李瑞青，郇 璇，徐靖杰，樊江濤，車啟立

(1.中國礦業大學(北京) 地球科學與測繪工程學院，北京 100083 2.英飛智信(北京) 科技有限公司，北京 100102)

0 引 言

近年來，石墨烯及石墨烯氧化物等二維碳納米材料在高端儀器[1]、能源、化學[2-3]、生物、醫學等多領域中得到了廣泛應用，并已成為研究熱點[4-5]。生產石墨烯及其氧化物的主要來源是石墨、甲烷和乙炔等[6-8]。煤炭是儲量最大的碳源，低廉而且易獲得，無煙煤富含大稠環有機化合物，含碳量高，也是先進炭素材料的重要前驅體[9-10]。以無煙煤為原料制備石墨烯及其氧化物具有十分樂觀的發展前景，已經引起了廣泛關注，化學氧化還原法是目前制備煤基石墨烯最為廣泛的方法[11-13]。然而煤基石墨的石墨化度、制備石墨烯過程的氧化程度和氧化石墨烯的還原程度對產物的物理化學特性影響極大，這與煤基石墨片層中引入的含氧官能團種類、數量和位置有極大關系。因此對無煙煤制備煤基氧化石墨烯過程中的結構演化還需深入研究。從分子尺度探討煤基氧化石墨烯制備過程中分子結構的構建對煤基氧化石墨烯的研究和利用具有重要的理論意義。近年來隨著碳達峰與碳中和等要求的提出，煤基新材料的研究將成為未來研究熱點，煤基氧化石墨烯的制備與結構探討，將有助于煤基氧化石墨烯的量產以及在未來新能源、新材料、軍工、生物和醫學上的應用。

采用掃描電子顯微鏡(SEM)、能量色散X-射線光譜(EDS)、X射線光電子能譜(XPS)和核磁共振(13C-NMR)等現代分析測試技術可有效研究煤基氧化石墨烯結構的組成和演化[14-17]。……