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美國布朗大學Indrek Külaots課題組--通過局部熱剝落控制石墨烯納米片薄膜的孔結構和電導率
       熱剝離是一種生產石墨烯納米片有效且可擴展的方法,石墨烯納米片通常還會重新組裝或與其它材料混合以形成新的宏觀“石墨烯基材料”。熱剝離還可以應用到一些宏觀的石墨烯基材料上,制造內部孔隙,但是這種工藝形式尚未得到廣泛研究,并且很容易導致原始鑄件幾何形狀的破壞。這里,探索了如何局部熱剝離氧化石墨烯(GO)多層納米片薄膜,以至于控制平面,紋理化和限制GO薄膜的孔結構和電導率。當儀器設定的加熱速率為100 K/min或更高時,GO薄膜會爆炸性剝落,薄膜的幾何形狀徹底破壞。這里,還證實了一種新穎的方法,可以生產出具有高電導率和微孔結構的大尺寸完整rGO薄膜。在250°C時局部剝離過程中,夾在惰性板之間的GO前驅體薄膜,可以生產得高電導率和孔隙率的柔性材料,該材料保留了原始鑄件的宏觀結構。
 
 
Figure 1. a)不同厚度的GO薄膜的光學圖像。2b)和2c)1周期平面自立式GO膜的SEM圖像。膜厚約2mm。
 
 
Figure 2. a)在TGA中以10 K/min的加熱速率進行平面GO膜熱剝離。發生剝離反應時不會發生爆炸性的熱失控反應。2b)和2c)分別為3毫米厚和9毫米厚的GO薄膜和rGO薄膜的XRD圖。注意,GO原子層間距大約為0.85 nm,rGO層間距約0.36 nm。2d)~3f)在TGA中以10 K/min剝離的rGO膜的高倍和低倍SEM圖像。
 
 
Figure 3. a)平面GO和rGO薄膜的FTIR光譜。 在TGA中于250°C和750°C溫度下以10 K/min加熱速率剝離GO膜。 3b)GO和rGO薄膜的XPS光譜。 C/O原子比顯示了平面GO薄膜的部分剝離。
 
 
Figure 4. 二維示意圖呈現了氧化石墨烯膜熱剝離的四種情況,產生了不同的形態和物理性質。
 
        該研究工作由美國布朗大學Indrek Külaots課題組于2020年發表在Carbon期刊上。原文:Controlling pore structure and conductivity in graphene nanosheet films through partial thermal exfoliation。

轉自《石墨烯雜志》公眾號

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