Nanoscale文獻導讀：氧化石墨烯納米卷的制備和形貌調控

低維碳納米材料優良的熱機械性能和電學性能，使其成為了新一代輕型導電高強度結構材料的候選人。但是大規模的從低維碳材料合成宏觀結構存在很多困難，高成本也限制了其應用。

哈佛大學和麻省理工學院研究人員通過低高頻超聲溶液處理技術合成出尺寸可調的氧化石墨烯納米卷（GONS）。GONS可以看作是氧化石墨烯片卷成螺旋纏繞結構，與碳納米管形貌相似，但是內表面更易接觸。超聲處理提供形成氧化石墨烯卷所需要的卷動活化能從而引發卷動過程。觀察發現氧化石墨烯（GO）和氧化石墨烯納米卷尺寸與超聲頻率、功率密度和照射時間成函數關系。超聲處理增強了氧化石墨烯和氧化石墨烯納米卷上C-C鍵的強度，可能是由于空泡的泡水界面上發生了原位熱還原反應。氧化石墨烯的面積和氧化石墨烯納米卷的長度有兩種機制控制：快速氧缺陷位點分裂和緩慢空化介導的斷裂。

這項工作為GONS在吸附和電容過程的應用鋪平了道路。

圖文導讀：

圖一 GO和GONS的結構和制備方法

圖 1a 氧化石墨烯薄片化學結構示意圖顯示了氧官能團的排列和氧化石墨烯納米卷橫截面形態。

圖 1b 從石墨烯片到單層石墨烯再到石墨烯納米卷的制備過程總結；低頻和高頻處理的差異。

圖二 氧化石墨烯的形貌和表面化學

圖 2a GO在硅片上的掃描電鏡圖

圖 2b GO片的原子力顯微鏡和線掃描圖

圖 2c GO片的X射線光能譜圖

圖三 GONS的形貌和缺陷密度

圖 3a SEM圖中圓錐形以及管狀GONS各自窄和寬部位直徑的表征

圖 3b GO和GONS的D帶和G帶拉曼光譜

圖 3c 部分卷曲氧化石墨烯的SEM和G帶強度處空間整合，顯示卷曲區域相較于平面區域具有更強的強度

圖四 超聲頻率和照射時間對GO和GONS尺寸的影響

圖 4a 熱功率10W下，低頻和高頻處理時,氧化石墨烯面積A_GO相對照射時間的函數圖

圖4b 熱功率10W下,低頻和高頻處理時,GONS長度相對于照射時間的函數圖，擬合線依據方程（1）和（2）繪出

圖五 超聲波功率和頻率對GO面積和GONS長度的影響

圖5a ?,,分別表示照射功率為1W、10W、100W，超聲功率和頻率GO面積相對時間的函數圖

圖5b GONS長度相對時間的函數圖；灰色陰影部分代表來自圖4的實驗數據，擬合線基于方程（1）和（2）

文獻鏈接：Fabrication and morphology tuning of graphene oxide nanoscrolls

本文獻由編輯部朱星燁編輯

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