最近，由中国科学技术大学、中科院上海高等研究院、上海交通大学以及常州第六元素材料科技股份有限公司合作开发了具备可实时监测的快速石墨氧化微流反应技术，在此基础上，研究人员还验证了在微通道中对氧化石墨烯进行还原、组装的能力，并展示了氧化石墨烯产物的导热导电性能，为利用微流体技术实现氧化石墨烯的制备与应用奠定基础。该成果在线发表于“AdvancedMaterials”（先进材料）期刊。

在线论文地址：https://doi.org/10.1002/adma.202107083

芯片微通道反应器中流体行为数值模拟和石墨微片显微观测

中国科大供图

目前在科学研究及工业制备中，主要采用Hummers法制备氧化石墨烯——即利用强氧化剂在浓硫酸体系中对石墨进行化学氧化，进一步剥离得到氧化石墨烯。近些年研究人员针对Hummers法提出了许多改进措施，但由于氧化剂在石墨层间扩散缓慢和易爆中间产物的产生与积累，导致反应耗时长、安全隐患大、品质管控难等问题。规模化生产场景下的大体积反应釜和低换热效率进一步加重了这些挑战。因此，亟待开发一种高效、安全且可规模化应用的氧化石墨烯制备技术。

研究团队通过强化的微流反应，使得石墨在2分钟之内即可达到传统反应釜中数小时才能实现的氧化程度；通过改变微反应器构型、反应流体参数等可在一定范围内精细调节氧化石墨烯的氧化程度和含氧官能团种类。此外，小尺寸且透明的微反应器使得利用光谱实时检测氧化进程成为可能。科研人员通过原位表征石墨氧化中的拉曼G峰演变，分析了流速、原料石墨种类和片径等对氧化反应动力学的影响。据此结果进行并行放大，年产60吨的连续化制备产线，仅需总共约6.5升的微反应器体积。

参考来源：科学网、科技日报