苏州纳米所等高密度三维石墨烯制备取得新进展

　　三维石墨烯由于其独特的三维结构，优异的物理性质与潜在应用迅速引起广泛关注。CVD法制备的三维石墨烯由于具有高的比表面积、优异的导电性和多孔结构，成为目前石墨烯相关材料最为热门的材料之一。而三维石墨烯的最近报道都是基于泡沫镍生长的三维石墨烯及其复合物研究，而且泡沫镍制备的三维石墨烯密度低孔隙率大，限制了其力学强度及实际应用。因此，发展简单快速的制备高密度三维石墨烯的方法及其应用显得尤为重要。

　　中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所器件部刘立伟团队与中科院物理研究所合作，提出了一种新高密度三维石墨烯的制备路线，以NiCl2·6H2O为催化剂前驱体，采用化学气相沉积方法常压下简单快速实现了高密度高质量三维石墨烯宏观体(3D-GMOs)的制备，克服了常规泡沫镍三维石墨烯孔隙率高、密度低、机械性能弱等缺点。制备的3D-GMOs导电率高达~12S/cm，比表面积为~560m2/g。利用3D-GMOs为电极对水溶液中的重金属离子进行快速高容量的电沉积后，对Cd2+、Pb2+、Ni2+、Cu2+的吸附能力分别达434mg/g、828mg/g、1683 mg/g、3820mg/g。在反向电场作用下，可以快速高效的脱吸附(~1 min，脱吸附效率>96%)，提出了一种新颖的快速的制备高密度3D-GMOs，揭示了3D-GMOs在废水除去重金属离子重要的潜在应用。并且这种三维宏观体在储能、导热散热、电磁屏蔽以及一些复合体系制备方面有着广泛的应用前景。相关结果已发表在Scientific Reports 3, 2125(2013)。

　　此项工作得到了国家自然科学基金委、科技部、苏州纳米所项目的大力资助，并得到苏州纳米所测试和加工平台的技术支持。

图1 高密度三维石墨烯制备流程图

图2 高密度三维石墨烯宏观体用于去除重金属离子