【写作竞赛】多功能的三维自支撑石墨烯薄膜

瑞典皇家科学院将2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学的两位教授 Andre Geim online casino 和 Konstantin Novoselov,以表彰他们对石墨烯的研究。从2004年成功分离出石墨烯, 到现在还不到10年时间,石墨烯已从象牙塔到未来世界。近日,来自新加坡南洋理工大学的研究人员找到了一种更加廉价和容易的方法制造功能独立、三维有序的石墨烯蜂窝薄膜,并介绍这种薄膜的应用优势,相关研究成果发表在Advanced Functional Materials

作为水滴模板法(breath figure method)的改进,研究人员发展了“水上摊开法 ”(on water spreading method)作为一种简易且低成本的三维自支撑石墨烯膜。即首先制备石墨烯氧化物(GO)和二甲基双十八烷基铵(DODA)复合物,并溶于三氯甲烷,然后逐滴浇铸到水表面(25 °C),最后在高湿度环境中等待氯仿挥发,就可以轻易地获得独立存在的石墨烯(rGO)蜂窝薄膜(如图所示)。该方法的关键在于对GO的亲水表面进行烷基链修饰后,并且该修饰能够防止在还原过程中石墨烯片层间的崩溃和聚集;同时获得薄膜更加稳定,并使其具有可以转移到任何感兴趣基底上的能力。

更有意思的是,研究人员还发现这种石墨烯构成的独立薄膜具有出很好的原生广谱抗菌活性,其应用前景明显强于需掺杂抗菌试剂才能达到抗菌目的传统薄膜。另外,研究人员还发现,通过预先混合的方式,功能纳米粒子(TiO2纳米粒子)能轻松导入到石墨烯构成的支架。这种复合蜂窝薄膜电极显示更加快速、稳定、完全可逆的光电流反应活性。实验结果显示,在相同条件下,这种复合蜂窝薄膜电极的光电流大小是纯TiO2薄膜电极的2倍左右。基于研究人员所发现的这些石墨烯蜂窝薄膜的独特优势,相信它将在医学、水处理和太阳能等领域得到广泛的应用。