一種在微波液體放電等離子體（MDPL）還原氧化石墨烯(GO)的新策略

高效合成還原氧化石墨烯(rGO)在電子、復(fù)合材料和儲(chǔ)能器件等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，引起了廣泛的關(guān)注。本文提出了一種在微波液體放電等離子體（MDPL）還原氧化石墨烯(GO)的新策略。該方法還原速度快，反應(yīng)活性高，溫度低，適合高效制備石墨烯。XPS結(jié)果表明，MDPL使氧化石墨烯的初始氧含量降低了60%以上。rGO的電導(dǎo)率提高到70 S/m。MDPL中的氫原子和高能電子能有效促進(jìn)GO的脫氧和π-共軛的恢復(fù)。作為一種超級(jí)電容電極，等離子體處理的rGO在5 mV/s的掃描速率下可以提供164.9 F/g的電容?？傊?，我們的研究為石墨烯的溫和、環(huán)保和高效生產(chǎn)鋪平了道路。

圖1. GO溶液中激發(fā)放電等離子體實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。

圖2. (a)GO和P-rGO在25 min時(shí)的UV-vis譜;(b) GO和P-rGO樣品的照片。

圖3. GO和P-rGO樣品在不同放電時(shí)間時(shí)的(a) FTIR光譜，(b) XPS測(cè)量光譜，(c)高分辨率Cls核級(jí)光譜。

圖4. 不同放電時(shí)間的(a)石墨的拉曼光譜;(b) GO和P-rGO樣品。

圖5. (a) TEM圖像和(b, c)等離子體處理rGO堆的放大圖像和(d) SAED模式;(e)等離子體處理rGO吸附在剛裂解的云母上的敲擊模式AFM圖像; (f) 圖(e)的截面分析。

圖6. GO水溶液中放電等離子體在200W功率下的發(fā)射光譜。(a)僅有GO;(b) 5 min時(shí)摻L-AA的GO， (c) 15 min， (d) 25 min， (e)不同放電時(shí)間GO和P-rGO樣品的波長(zhǎng)變化。

圖7. MDPL中GO與高能電子的π-共軛結(jié)構(gòu)(a, b)脫氧和(c)恢復(fù)的可能機(jī)制和過程。

圖8. GO和P-rGO在(a)不同壓力下的電導(dǎo)率，和(b)對(duì)應(yīng)的電阻率; P-rGO 在(c)不同電流密度下的恒流充放電曲線(d)和不同掃描速率下的循環(huán)伏安曲線。

相關(guān)研究成果由大連海事大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院Bing Sun等人于2022年發(fā)表在Colloid and Interface Science Communications (https://doi.org/10.1016/j.colcom.2022.100605)上。

原文：Synthesis of graphene via in-liquid discharge plasma: A green, novel strategy and new insight。

審核編輯 ：李倩