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石墨烯新发现之新处理方法简单、廉价用途广

作者:转载   文章来源:上海儒佳机电科技有限公司   时间:2017-03-13

  石墨烯是碳原子的二维阵列,对于各种应用显示出巨大希望,但是对于许多建议的用途,材料需要可能是昂贵的并且难以可预测地应用的处理。现在,麻省理工学院和加州大学伯克利分校的一个研究小组发现了一个简单,廉价的治疗,可能有助于释放材料的潜力。

  这种新方法在本周出版的自然化学杂志上发表的论文中有所描述,由麻省理工学院博士生Priyank Kumar和Neelkanth Bardhan,麻省理工学院教授Jeffrey Grossman和Angela Belcher和另外两人在伯克利合作。“我们对石墨烯,氧化石墨烯和其他二维材料非常感兴趣,可用于太阳能电池,热电装置和水过滤等许多其他应用”,Grossman,Carl Richard Soderberg副教授的电力工程。

  虽然纯石墨烯缺乏电子器件所需的一些关键性能,但通过添加氧原子对其进行改性可以提供这些性能,Grossman解释说。 “在石墨烯上有氧原子对于这么多应用非常重要,”Kumar补充说。但是目前的方法使氧原子不可预测地分布在石墨烯的表面上,并涉及用苛刻化学品或在700至900摄氏度的温度下处理。

  该团队的新方法涉及将材料暴露于相对低的温度,仅仅50至80℃,而不需要额外的化学处理。 “这是一种温和的热方法,”Bardhan说,“与已报道的其他方法,热或化学方法,这提供了一种相对环保的方法,没有剧烈的化学处理产生有害的副产品。此外,他说,治疗可以很容易地大规模应用,使商业应用更可行。低温退火工艺改变氧原子的分布,使它们形成簇并在它们之间留下纯石墨烯的区域,而不会对整个石墨烯结构引入任何障碍,并且最重要的是保持氧含量。

  Kumar说,新的处理允许材料的电阻降低四到五个数量级,这对于电子,催化和传感应用是重要的。这是氧簇化的结果,其使得富氧区域绝缘,但是使得纯石墨烯区域处于导电之间。

  此外,纯石墨烯区域自然具有“量子点”的性质,其可以用作高效发光体以及其它应用。治疗也大大增强了材料吸收可见光的能力,团队说。 “Grossman说,与未处理的氧化石墨烯相比,它产生了38%的光子收集率的提高,这是一个重要的改进,这对于在许多应用如太阳能电池中的应用是重要的。

 虽然Grossman的研究小组正在研究石墨烯在太阳能电池,热电装置,太阳能热能燃料和海水淡化过滤器中的潜在应用,但Belcher集团正在探索生物应用,如血液中疾病病原体的传感器,或靶向不溶性药物到身体的特定区域。Grossman说,新的处理方法是“非常令人兴奋,因为它为这些应用开辟了设计空间。


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