中國粉體網(wǎng)5月9日訊  中國科學(xué)院化學(xué)研究所的劉云圻教授所在的研究團(tuán)隊(duì)，通過借鑒電弧法制備可控碳納米管與化學(xué)氣相沉積法制備可控石墨烯的成功經(jīng)驗(yàn)，利用催化電弧法實(shí)現(xiàn)了克量級石墨烯的生長，這一研究成果近日發(fā)表在期刊Small上。

    “這項(xiàng)工作一共持續(xù)了將近3年的時間，在此期間，我們嘗試了很多的碳源及催化劑，努力尋找到最合適的生長條件，并對生長機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的研究，然后結(jié)合機(jī)理對各個條件都進(jìn)行了進(jìn)一步的優(yōu)化，最后對工作進(jìn)行了細(xì)致的分析總結(jié)。在該研究的初期階段，由于石墨烯和碳納米管生長機(jī)理上的差異，實(shí)驗(yàn)結(jié)果確實(shí)出乎了我們最初的預(yù)料，因?yàn)槭�墨烯生長的過程中有兩種生長機(jī)理在同時進(jìn)行。不過通過查閱文獻(xiàn)及大家的討論，我們很快對實(shí)驗(yàn)計劃了進(jìn)行了調(diào)整，并最終使得這樣的生長特點(diǎn)成為了我們研究的亮點(diǎn)之一”，劉教授在接受采訪時闡述道。

    電弧法制備石墨烯的生長機(jī)理是一個較難解決的問題。因?yàn)殡娀》ㄖ苽涞倪^程中反應(yīng)溫度極高，且研究人員無法利用原位觀察。此外該反應(yīng)過程在極短的時間內(nèi)完成，所以也無法對各反應(yīng)階段進(jìn)行表征分析。鑒于此，劉教授通過改變不同的條件，并結(jié)合不同條件下得到的不同結(jié)果進(jìn)行歸納分析，提出了較為理想的反應(yīng)機(jī)理，在隨后的實(shí)驗(yàn)中也驗(yàn)證了該機(jī)理的合理性。

    該研究工作的另一項(xiàng)難點(diǎn)是如何實(shí)現(xiàn)層數(shù)可控的石墨烯制備。劉教授指出：“通過改變條件將石墨烯的層數(shù)控制地越來越少，但依然未能實(shí)現(xiàn)大量單層石墨烯的可控制備。進(jìn)一步，我們希望尋找到更合適的催化劑來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)”。

    除了上述劉教授提到的層數(shù)可控制備外，他還計劃將該項(xiàng)工作與化學(xué)氣相沉積法相結(jié)合，結(jié)合電弧的大批量與化學(xué)氣相沉積法的可控制備上的優(yōu)勢，發(fā)展一種“電弧—化學(xué)氣相沉積法”來實(shí)現(xiàn)石墨烯的大批量可控制備。此外，將制備得到的石墨烯進(jìn)行廣泛的應(yīng)用也將是他隨后的重點(diǎn)研究方向。