自2004年，英國科學(xué)家安德烈•杰姆和克斯特亞•諾沃消洛夫等人制備出石墨烯以來，石墨烯便以優(yōu)異的導(dǎo)電性和巨大的理論比表面積，拓展了電化學(xué)儲(chǔ)能的應(yīng)用前景，因而受到了業(yè)界人士的普遍關(guān)注。
作為碳單質(zhì)家族的新成員，石墨烯與石墨、金剛石、富勒烯、碳納米管有著巨大的區(qū)別，石墨烯是真正的單原子厚度的二維材料，其具有的優(yōu)異力學(xué)、光學(xué)、電學(xué)性質(zhì)，為其在光電子器材、復(fù)合材料、氣體儲(chǔ)存和分離、傳感器、藥物載體與清潔能源等方面得到廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。然而，由于π-π鍵和范德華力的作用，石墨烯結(jié)構(gòu)并不穩(wěn)定，極容易自團(tuán)聚形成石墨結(jié)構(gòu)，而喪失其優(yōu)越性能。因此，石墨烯的宏量制備和結(jié)構(gòu)調(diào)控仍是目前研究的難題。
雖然石墨烯工業(yè)化生產(chǎn)與結(jié)構(gòu)調(diào)控研究難度較大，但科研人員并沒有放棄，日前，中科院電工所馬衍偉課題組在多孔石墨烯的宏量制備研究方面取得了重要進(jìn)展，他們通過采用新方法—燃燒淬火技術(shù)，將金屬鎂條在二氧化碳?xì)怏w中點(diǎn)燃并在碳酸氫銨溶液中原位淬火，成功制備出高質(zhì)量含有大量介孔結(jié)構(gòu)的石墨烯材料。
新方法下25 g鎂帶可以產(chǎn)出1 g左右的石墨烯。這種石墨烯的介孔有序，比表面積高達(dá)756 m2/g，介孔尺寸分布在2 nm和7 nm左右，孔容為1.5 cm3/g。石墨烯基對(duì)稱型超級(jí)電容器在離子液體電解液下的能量密度高達(dá)51.5 Wh/kg，對(duì)應(yīng)的功率密度為 1 kW/kg;當(dāng)功率密度為20 kW/kg時(shí)，能量密度保持在23.1 Wh/kg。用于鋰離子電池負(fù)極材料在0.2 A/g電流密度下循環(huán)250 周后比容量保持在570 mAh/g，以上數(shù)值均基于電極材料。
這一新方法為無模板法自生長介孔有序結(jié)構(gòu)石墨烯，具有操作簡單，成本低廉，環(huán)境友好，質(zhì)量和產(chǎn)量較高等優(yōu)點(diǎn)，為石墨烯宏量制備拓展了一條新的道路，但同時(shí)，也需清醒認(rèn)識(shí)到，新方法的出現(xiàn)并不意味著石墨烯產(chǎn)業(yè)化時(shí)代就此來臨，要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，石墨烯還有著較為漫長的路要走。
從近期來看，石墨烯行業(yè)需要進(jìn)一步解決低成本和規(guī)�；a(chǎn)這兩大問題。目前，石墨烯市場(chǎng)價(jià)格多在1000元/克左右，貴過黃金的材料要大量應(yīng)用于工業(yè)中，顯然不現(xiàn)實(shí)。只有石墨烯規(guī)模化生產(chǎn)，價(jià)格進(jìn)一步回落至50元/克甚至1～5元/克的“白菜價(jià)”時(shí)，市場(chǎng)才會(huì)真正活躍起來，采購石墨烯的大客戶才不會(huì)僅僅只是高校實(shí)驗(yàn)室與部分企業(yè)的研究機(jī)構(gòu)而已。
從長遠(yuǎn)來看，石墨烯的應(yīng)用技術(shù)還要更加完善，如在觸摸屏、傳感器等器械上的大規(guī)模應(yīng)用技術(shù)，不能只停留在實(shí)驗(yàn)室階段，應(yīng)真正適合企業(yè)生產(chǎn)、市場(chǎng)需求，而這至少還需要3到5年的時(shí)間。
總之，石墨烯產(chǎn)業(yè)化雖然沒有成熟，但只要找一個(gè)好的切入點(diǎn)，研究出實(shí)用的石墨烯制備、應(yīng)用技術(shù)，石墨烯大批量運(yùn)用到實(shí)際生活中的“狂熱時(shí)代”必會(huì)來臨。（本網(wǎng)編輯 楚璧/文）
作為碳單質(zhì)家族的新成員，石墨烯與石墨、金剛石、富勒烯、碳納米管有著巨大的區(qū)別，石墨烯是真正的單原子厚度的二維材料，其具有的優(yōu)異力學(xué)、光學(xué)、電學(xué)性質(zhì)，為其在光電子器材、復(fù)合材料、氣體儲(chǔ)存和分離、傳感器、藥物載體與清潔能源等方面得到廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。然而，由于π-π鍵和范德華力的作用，石墨烯結(jié)構(gòu)并不穩(wěn)定，極容易自團(tuán)聚形成石墨結(jié)構(gòu)，而喪失其優(yōu)越性能。因此，石墨烯的宏量制備和結(jié)構(gòu)調(diào)控仍是目前研究的難題。
雖然石墨烯工業(yè)化生產(chǎn)與結(jié)構(gòu)調(diào)控研究難度較大，但科研人員并沒有放棄，日前，中科院電工所馬衍偉課題組在多孔石墨烯的宏量制備研究方面取得了重要進(jìn)展，他們通過采用新方法—燃燒淬火技術(shù)，將金屬鎂條在二氧化碳?xì)怏w中點(diǎn)燃并在碳酸氫銨溶液中原位淬火，成功制備出高質(zhì)量含有大量介孔結(jié)構(gòu)的石墨烯材料。
新方法下25 g鎂帶可以產(chǎn)出1 g左右的石墨烯。這種石墨烯的介孔有序，比表面積高達(dá)756 m2/g，介孔尺寸分布在2 nm和7 nm左右，孔容為1.5 cm3/g。石墨烯基對(duì)稱型超級(jí)電容器在離子液體電解液下的能量密度高達(dá)51.5 Wh/kg，對(duì)應(yīng)的功率密度為 1 kW/kg;當(dāng)功率密度為20 kW/kg時(shí)，能量密度保持在23.1 Wh/kg。用于鋰離子電池負(fù)極材料在0.2 A/g電流密度下循環(huán)250 周后比容量保持在570 mAh/g，以上數(shù)值均基于電極材料。
這一新方法為無模板法自生長介孔有序結(jié)構(gòu)石墨烯，具有操作簡單，成本低廉，環(huán)境友好，質(zhì)量和產(chǎn)量較高等優(yōu)點(diǎn)，為石墨烯宏量制備拓展了一條新的道路，但同時(shí)，也需清醒認(rèn)識(shí)到，新方法的出現(xiàn)并不意味著石墨烯產(chǎn)業(yè)化時(shí)代就此來臨，要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，石墨烯還有著較為漫長的路要走。
從近期來看，石墨烯行業(yè)需要進(jìn)一步解決低成本和規(guī)�；a(chǎn)這兩大問題。目前，石墨烯市場(chǎng)價(jià)格多在1000元/克左右，貴過黃金的材料要大量應(yīng)用于工業(yè)中，顯然不現(xiàn)實(shí)。只有石墨烯規(guī)模化生產(chǎn)，價(jià)格進(jìn)一步回落至50元/克甚至1～5元/克的“白菜價(jià)”時(shí)，市場(chǎng)才會(huì)真正活躍起來，采購石墨烯的大客戶才不會(huì)僅僅只是高校實(shí)驗(yàn)室與部分企業(yè)的研究機(jī)構(gòu)而已。
從長遠(yuǎn)來看，石墨烯的應(yīng)用技術(shù)還要更加完善，如在觸摸屏、傳感器等器械上的大規(guī)模應(yīng)用技術(shù)，不能只停留在實(shí)驗(yàn)室階段，應(yīng)真正適合企業(yè)生產(chǎn)、市場(chǎng)需求，而這至少還需要3到5年的時(shí)間。
總之，石墨烯產(chǎn)業(yè)化雖然沒有成熟，但只要找一個(gè)好的切入點(diǎn)，研究出實(shí)用的石墨烯制備、應(yīng)用技術(shù)，石墨烯大批量運(yùn)用到實(shí)際生活中的“狂熱時(shí)代”必會(huì)來臨。（本網(wǎng)編輯 楚璧/文）
