兩步氧化法快速合成高氧化石墨烯氧化物

【引言】

石墨烯、氧化石墨烯等石墨烯基材料因其具有高比表面積、高導電性、高導熱性和高吸附容量等*的物理化學性質而受到廣泛的研究。氧化石墨烯作為生物傳感器或藥物載體廣泛應用于生物領域。石墨烯基材料作為電化學電源、超級電容器、燃料電池或電池在現代電子領域發揮著重要作用。由于石墨烯氧化物具有高的吸附容量和無毒性，在處理有機和無機污染物的水等環境問題上具有廣闊的應用前景。

【成果介紹】

氧化石墨烯是一種常見的材料，通常用作合成石墨烯及其衍生物和其他石墨烯基材料的前驅體。我們的高氧化石墨烯氧化物是根據改進的圖爾的方法，通過兩步氧化純石墨和隨后的氧化石墨制備的。采用元素分析法、X射線光電子能譜法和能譜法對樣品中的氧含量進行了分析。采用拉曼光譜、掃描電鏡、透射電鏡和X射線粉末衍射等手段對其結構、形貌和化學組成進行了研究。采用同步熱分析（Linseis STA PT1600）和同步熱分析與質譜聯用的方法研究了其在大氣中的熱穩定性。

【圖文導讀】

圖1：GO-2x的SEM圖像（左）和TEM圖像（右）

圖2：通過XPS（左）和C1s細節（右）獲得的GO-2x的測量光譜

圖3：GO-2x的X射線衍射圖

圖4：GO-2x的拉曼光譜

圖5：GO-2x在大氣中的STA

圖6：惰性氣體中GO-2x:STA的熱分析（左）和惰性氣體測量過程中逸出氣體的質譜（右）

【結論】

我們證明了通過兩步氧化反應可以制備高度氧化的石墨烯氧化物。所有的分析方法都證實了所用程序具有較高的氧化效率。采用同步熱分析和質譜相結合的方法，研究了空氣氣氛和惰性氣氛中的熱物性。這使得研究去角質過程，這是伴隨著水，一氧化碳和二氧化碳釋放。由于樣品中含有大量的氧氣，在剝落之后，所形成的還原石墨烯氧化物的氧化就開始了。高含氧量的氧化石墨烯由于具有較高的反應活性，將成為合成各種薄膜和薄膜的有用材料或合成石墨烯衍生物的起始材料。