石墨烯材料由于其極佳的物理化學性能（室溫下載流子遷移率高達15000 c㎡/V•s，高熱導率：5000 W/m•K，楊氏模量：350 N/m等），被廣泛應用于鋰離子電池、傳感、儲能材料以及生物醫(yī)藥等諸多領域。因此，石墨烯材料的低成本規(guī)模化的制備與有效分散不僅是實現這些應用的前提，也成為科學研究的重要課題。目前，使用廉價的石墨作為原料，通過石墨層間插層和剝離可批量化制備石墨烯材料，但仍然存在產率低、制備體系不環(huán)保、安全性差等問題。同時產物石墨烯由于片層間范德華力的作用，易發(fā)生片層回疊與聚沉，另外表面能不匹配，也導致石墨烯難以分散在水溶液或其他低沸點有機溶劑中，這極大的影響了石墨烯材料的實際應用。因此，開發(fā)綠色、高效、低成本的新方法，使石墨烯更好地分散在水溶液或其他低沸點有機溶液中，是石墨烯材料領域的重要研究課題。

近期，學術期刊《Green Chemistry》在線刊發(fā)了中科院上海微系統(tǒng)所石墨烯粉體材料研究團隊丁古巧、何朋等科研人員在水溶性石墨烯材料制備方面取得的重要進展：基于創(chuàng)新的電化學技術和超聲輔助分散機制，在NaOH與PTA混合電解液體系中實現了少層高濃度水溶性石墨烯的制備。在這一體系中，研究人員通過控制電化學過程，使PTA析出并吸附于石墨電極，促進石墨充分氧化和逐層剝離，隨后輔以超聲處理進一步提高產率，實現了高產率（87.3 %）、高固含量（8.2 g/L）以及高穩(wěn)定性（8個月以上）的少層微米尺寸水溶性石墨烯的制備，相對于已有研究報道具有明顯優(yōu)勢。

同時，由于電化學陽極分子吸附保護機制，實現了產物片層sp2 結構的保留，制備成膜后，經較低溫度熱還原便可獲得較高的電導率（9517 S/m），應用潛力巨大。進一步的機理研究明確了不同于以往插層、氧化、膨脹、剝離的電化學機制，逐層剝離和深入氧化的電化學新機制克服了傳統(tǒng)電化學方法剝離不完全導致的產物層數多、質量低、分散性差等問題。同時，進一步的研究確定了超聲在不同環(huán)境、不同處理時間及不同前驅體條件下的效果，對于后續(xù)研究中的工藝改進具有重要指導意義。所制得的水溶性石墨烯極易成膜，在電熱方面表現出低電壓、高速升溫和溫度一致性好等優(yōu)點，有望作為新型電熱材料推廣應用。

研究團隊多年致力于石墨烯材料的創(chuàng)新制備和應用研究，大力發(fā)展原創(chuàng)性制備技術獲得高質量石墨烯、水溶性石墨烯和石墨烯量子點等高端石墨烯材料，相關研究先后得到了國家重大科技專項項目（2011ZX02707）、國家自然科學基金項目（11774368， 11227902）及中科院先導專項項目（XDA02040000）的支持。

論文鏈接：http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/gc/c7gc03345a#!divAbstract

基于分子吸附保護和充分氧化的電化學剝離法制備水溶性石墨烯