日前，国际顶级综合性学术期刊《自然通讯》（Nature Communications）以“Ultrahigh concentration exfoliation and aqueous dispersion of few-layer graphene by excluded volume effect”为题，发表了中北大学材料科学与工程学院孙友谊教授团队的研究成果，一种低成本、绿色环保、高产率、高品质石墨烯宏量制备方法。这不仅为石墨烯产业发展提供低成本、高品质石墨烯提供了可能性，且为制备其他高浓度二维纳米片状材料提供了新的思路。

论文地址：https://www.nature.com/articles/s41467-024-55131-y

高浓度的石墨烯剥落与分散示意

通常，高浓度二维纳米材料的分散具有挑战，因为它们往往随着表面接触增加和范德华吸引力下聚集或重新堆积。研究团队结合胶体化学体积排斥作用和二维纳米材料剥离新方法，开发了一种由二维形态学支持的排除体积效应,它可以与静电排斥相结合,合成高浓度的水石墨烯分散体。

这是一个连续湿法制备过程，包括边缘氧化,气泡膨胀和机械剪切等手段，将石墨片剥落成高浓度（超过100毫克/毫升）水分散体。研究团队表示，这归因于二维形态学固有的强排除体积排斥效应,它与传统的静电排斥相结合,造成由纳米体和塔克托伊体组成的阻塞石墨烯网络,以防止它们的重新堆叠。值得一提的是，研究团队制备的样品放在玻璃瓶内长达550天，几乎没有出现团聚或沉降，分散体系非常稳定。

编译整理 YUXI