美国布朗大学Indrek Külaots课题组--通过局部热剥落控制石墨烯纳米片薄膜的孔结构和电导率

热剥离是一种生产石墨烯纳米片有效且可扩展的方法，石墨烯纳米片通常还会重新组装或与其它材料混合以形成新的宏观“石墨烯基材料”。热剥离还可以应用到一些宏观的石墨烯基材料上，制造内部孔隙，但是这种工艺形式尚未得到广泛研究，并且很容易导致原始铸件几何形状的破坏。这里，探索了如何局部热剥离氧化石墨烯（GO）多层纳米片薄膜，以至于控制平面，纹理化和限制GO薄膜的孔结构和电导率。当仪器设定的加热速率为100 K/min或更高时，GO薄膜会爆炸性剥落，薄膜的几何形状彻底破坏。这里，还证实了一种新颖的方法，可以生产出具有高电导率和微孔结构的大尺寸完整rGO薄膜。在250°C时局部剥离过程中，夹在惰性板之间的GO前驱体薄膜，可以生产得高电导率和孔隙率的柔性材料，该材料保留了原始铸件的宏观结构。

Figure 1. a）不同厚度的GO薄膜的光学图像。2b）和2c）1周期平面自立式GO膜的SEM图像。膜厚约2mm。

Figure 2. a）在TGA中以10 K/min的加热速率进行平面GO膜热剥离。发生剥离反应时不会发生爆炸性的热失控反应。2b）和2c）分别为3毫米厚和9毫米厚的GO薄膜和rGO薄膜的XRD图。注意，GO原子层间距大约为0.85 nm，rGO层间距约0.36 nm。2d）~3f）在TGA中以10 K/min剥离的rGO膜的高倍和低倍SEM图像。

Figure 3. a）平面GO和rGO薄膜的FTIR光谱。在TGA中于250°C和750°C温度下以10 K/min加热速率剥离GO膜。3b）GO和rGO薄膜的XPS光谱。C/O原子比显示了平面GO薄膜的部分剥离。

Figure 4. 二维示意图呈现了氧化石墨烯膜热剥离的四种情况，产生了不同的形态和物理性质。

该研究工作由美国布朗大学Indrek Külaots课题组于2020年发表在Carbon期刊上。原文：Controlling pore structure and conductivity in graphene nanosheet films through partial thermal exfoliation。