科技改變生活 · 科技引領未來
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氧化石墨及其剝離產物氧化石墨烯，作為規模化制備石墨烯的關鍵前驅體，在許多領域扮演重要角色。目前在科學研究及工業制備中，主要以1958年提出的Hummers法為基礎，利用強氧化劑在濃硫酸體系中對石墨進行化學氧化，進一步剝離得到氧化石墨烯。近些年研究人員針對Hummers法提出了許多改進措施，但由于氧化劑在石墨層間擴散緩慢和易爆中間產物的產生與積累，導致反應耗時長、安全隱患大、品質管控難等問題。規?；a場景下的大體積反應釜和低換熱效率進一步加重了這些挑戰。因此，亟待開發一種高效、安全且可規?；瘧玫难趸┲苽浼夹g。
研究團隊通過強化的微流反應，使得石墨在2分鐘之內即可達到傳統反應釜中數小時才能實現的氧化程度；通過改變微反應器構型、反應流體參數等，可在一定范圍內精細調節氧化石墨烯的氧化程度和含氧官能團種類。此外，小尺寸且透明的微反應器使得利用光譜實時檢測氧化進程成為可能。科研人員通過原位表征石墨氧化中的拉曼G峰演變，分析了流速、原料石墨種類和片徑等對氧化反應動力學的影響，并據此結果預測，年產60噸的連續化制備產線，僅需約6.5升的微反應器。
在此基礎上，研究人員展示了氧化石墨烯產物的導熱導電性能，為利用微流體技術實現氧化石墨烯的制備與應用奠定了基礎。
何龍一