Small Methods: 石墨烯的光化学修饰

石墨烯是重要的二维材料,共价修饰是实现功能化石墨烯材料的重要方法。发展温和的石墨烯修饰方法受到人们的广泛关注。近期,瑞典乌普萨拉大学Henrik Ottosson课题组报道了一种新型的通过光化学有机功能化方法利用异丙醇对石墨烯/石墨进行修饰的方法。该光化学修饰方法是在无催化剂、环境温度的温和条件,采用白光作为激发光源,在氩气保护的异丙醇中进行的。通过简单的白光照射,就可以将异丙醇片段共价修饰在石墨烯表面,构筑功能化的石墨烯。同时,利用相同的方法,作者在凝析石墨进行修饰并得到了功能化石墨材料。经由水接触角测量表征实验,证实该功能化石墨材料比凝析石墨具有更加良好的浸润性。此外,作者通过原子力显微镜的力学测试发现,功能化的石墨烯和凝析石墨材料,由于表面修饰了异丙醇片段,而表现出明显升高的吸附能。为了验证功能化的石墨烯和凝析石墨上的羟基的存在,以及对羟基进一步修饰的可能性,作者使用亚硫酰氯与羟基发生取代反应,在表面引入氯离子,并通过X射线光电子能谱分析进行了证实。

文章提出的方法,虽然不易于大规模制备,但反应速度和程度可控,存在进一步功能化的可能,且不需要大型设备,甚至可能用太阳光代替光源,条件温和、方法简便、成本低廉。因此,该方法在石墨烯的图案化及芯片应用上,具有潜在的良好前景。该论文发表在Small Methods(DOI: 10.1002/smtd.201700214)。