时间: 2024-12-05 02:24:26 | 作者: 多元酸
该课题组发现在极度脱水条件下，相邻氧化石墨烯片层上的羟基和羧基之间可产生酯化反响，将片层交联，以此来安息氧化石墨烯在水中的涣散性。这一发现将提示人们从头检视氧化石墨烯资料在加工与制造的完好进程中的各种枯燥进程，也可启示一系列共价润饰氧化石墨烯的办法，并为氧化石墨烯的使用供给新的思路。
该论文榜首研讨机构为西湖大学工学院，第二研讨机构为美国西北大学资料与工程系。
一直以来，氧化石墨烯片层（GO）因其在溶液中杰出的可加工性和广泛的使用场景而十分重视。一般人们认为，不含杂质且未被复原过的氧化石墨烯固体，包含薄膜、泡沫、粉末等，是能从头涣散于水中构成单层涣散液的（拜见同一课题组之前的文章[Nature Chemistry，2015，7，166]）。然而在一次试验中，本篇论文的一起榜首作者黄海月博士观察到，在某些情况下，即便是在长时间的拌和后，GO固体仍无法杰出地涣散于水中。在屡次比照试验后，该团队发现构成这一现象的原因是样品在枯燥进程（比方真空枯燥）中产生了脱水反响而导致了自交联（self-crosslinking），然后不易在水中涣散开。
为了提示背面的成因，该团队利用了半原位和原位的红外光谱以及固态核磁研讨了自交联现象背面的化学进程，发现GO片层在脱水条件下，相互之间能产生酯化反响并构成酯键。该酯键不可逆地将GO片层相连，阻挠它们在水中涣散成单层。
酯化反响随同着水的消除，这也代表着样品的总质量应跟着枯燥时刻的延伸而慢慢地削减。该研讨进一步测量了GO样品在枯燥进程中的质量改变。成果显现在枯燥开端初期，GO中产生的主要为吸附水的快速脱附。而跟着外表吸附水的脱去，酯化反响开端产生。该反响速度慢，且在一周后仍在继续产生。当枯燥后GO样品被从头置于湿润环境中时，脱附水可从头吸附到GO外表上，因而关于枯燥时刻短的样品，其质量能不约而同到枯燥前。而在长时间枯燥后，因为酯化反响中的缩合水被永久移除，GO样品的质量呈现了不可逆的削减。
在微观标准下，自交联表现为相邻GO片层之间的粘附。该团队观察到，在水中，未经枯燥脱水处理的两层GO之间相互作用很弱，第二层GO十分简单被洗掉。而枯燥脱水后，第二层GO得以结实附着在底层GO上，即便在超声处理下也无法被洗掉。
该研讨提示了GO的一种根本的化学性质，改写了人们对GO化学反响活性的认知。这一作业一方面提示了人们在加工和处理GO相关资料时，应留意枯燥的程度和办法。另一方面，自交联也能被用于开发新的GO功用化办法，然后协助人们取得更多功能更为优异的GO薄膜、块材和复合物。（来历：科学网）
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