中科院蘭州化物所：納孔石墨烯一步合成新方法
2020-09-14 材料分析與應用中國科學院蘭州化學物理研究所手性分離與微納分析課題組聚焦於納孔石墨烯的合成及其在分離分析中的應用研究。近期，研究人員將Hummers法製備氧化石墨烯的過程進行擴展，發展出直接從石墨到納孔石墨烯的一步合成新方法，實現納孔石墨烯簡單、快速、高效、低成本的一步合成。
通常，Hummers法合成氧化石墨烯分為低溫、中溫和高溫三個反應階段，低溫階段硫酸插入石墨層間，中溫階段高錳酸鉀沿硫酸插入的路徑擴入層間，高溫階段層間插層的氧化劑與石墨發生反應形成氧化石墨，隨後利用反覆超聲洗滌的方法製備出氧化石墨烯。基於此，研究人員將高溫階段的產物——硫酸鹽插層的氧化石墨溶液直接抽濾乾燥，在氧化石墨的層間形成二維納孔硫酸鹽的水滑石模板。燃燒時，水滑石模板孔隙中裸露出的石墨烯被氧化去除，進而一步直接合成出納孔石墨烯材料。該方法用石墨代替氧化石墨烯，同時利用Hummers法的副產物作為制孔模板，省去氧化石墨烯合成中的水洗過程。
研究人員結合機械攪拌與快速抽濾，將不同孔徑的納孔石墨烯製備為納孔石墨烯分離膜。利用雷射共聚焦顯微鏡觀察到納孔石墨烯膜表面的微米級渦旋結構，證實該渦旋結構膜具有一定的手性特性，膜的正面和反面具有相反的旋光性特徵。利用該手性膜實現外消旋苯丙氨酸的高選擇性分離，最高分離因子達到4.76。
此前，研究人員利用重離子加速器製備出單層納孔石墨烯離子分離膜（Analytical Chemistry）；後期，研發出一種簡單快速的納孔石墨烯燃燒合成新方法（Advanced Functional Materials，Chinese Chemical Letters）及金屬氧化物納米二維材料的層間限域合成技術（ChemNanoMat），將納孔石墨烯應用於離子的高選擇性膜分離。此外，研究人員還製備出具有納米酶催化活性的納孔石墨烯和金屬氧化物的複合材料（Analytical Chemistry，Sensors and Actuators B: Chemical）。
渦旋堆疊多孔石墨烯用於手性對映體膜分離
渦旋多孔石墨烯膜的合成及表徵
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