电化学工作站在秒级水电解氧化法绿色合成氧化石墨烯的应用

氧化石墨烯在印刷电子、催化、储能、分离膜、生物医学和复合材料方面非常受欢迎。然而，目前的合成方法依赖于石墨与混合强氧化剂的反应，这种反应具有爆炸风险、严重的环境污染以及长达数百小时的长反应时间。Songfeng Pei等人^[1]一种基于石墨的水电解氧化以高产率合成氧化石墨烯的可扩展、安全和绿色方法。在其的电化学氧化反应中，石墨晶格在几秒内被完全氧化，并且获得的氧化石墨烯与通过本方法获得的类似。商用柔性石墨纸在浓H₂SO₄溶液中利用电化学工作站中恒电势法在1.5V的恒定电压下维持20分钟使其进行电化学插层反应形成阶段I石墨插层化合物纸。然后，在稀释后质量分数为50% H₂SO₄4溶液中仍利用电化学工作站中5.0V的恒定电势下电化学氧化小于1分钟的时间进行EC反应。非常令人惊讶的是，浸泡在稀释H₂SO₄中的蓝色GICP在几秒钟内迅速氧化为黄色石墨氧化物并且同时剥落。上述结果表明，在利用电化学工作站中的电化学氧化反应，石墨晶格在几秒内被完全氧化以实现石墨烯晶格的超快氧化，并且不使用其他氧化剂。因此，不存在爆炸风险和金属离子污染，石墨氧化物的清洁要容易得多，所需的水要少十倍。通过改变电化学氧化过程中H₂SO₄溶液的浓度，可以很容易地调节GO片的氧化程度。

[1] Pei S ,  Wei Q ,  Huang K , et al. Green synthesis of graphene oxide by seconds timescale water electrolytic oxidation[J]. Nature Publishing Group, 2018(1).

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