从大规模生产的氧化石墨烯中获得高质量的石墨烯薄片的高效还原方法在实际应用中具有重要意义。
近日，韩国蔚山科学技术院（UNIST）Ji-Hyun Jang报道了一种氧化石墨烯的原位脱氧和石墨化机理，即利用著名的Fischer−Tropsch反应催化剂（CuFeO2），可以在低温条件下（<300 °C）获得高质量的还原氧化石墨烯片。
文章要点
1）通过采用改进的FTR条件，在贫氢条件下将氧化石墨烯还原到催化剂表面，可以在很大程度上抑制碳损失的同时实现脱氧，从而获得高质量的石墨烯薄片。
2）实验数据和密度泛函理论（DFT）计算结果表明，发生在CuFeO2表面的还原优先去除石墨烯氧化片中的吸附氧原子，使解离的碳结构恢复到接近完美的少层石墨烯片。热重分析（TGA）数据显示，在还原过程中，有催化剂的GO比无催化剂的GO释放的含碳气体少92.8%，这表明该过程抑制了石墨烯氧化片中的碳损失，从而得到了接近完美的石墨烯。此外，在催化剂辅助的还原氧化石墨烯（CA-rGO）中GO基面上与环氧化物有关的氧气量明显下降到接近于零的水平（43.84 减少到 0.48 at.%）。同时，CA-rGO的平均畴尺寸比热还原氧化石墨烯（TrGO）大4倍，缺陷密度比TrGO低0.1倍。结果，CA-rGO的电阻比TrGO和CVD-石墨烯分别低246和8倍。
3）凭借这些优异的特性，基于CA-rGO涂布纸的纽扣电池成功地点亮了LED灯泡，此外，CA-rGO本身也成为用于析氢反应和析氧反应的高效催化剂。
参考文献
Jong-Chul Yoon, et al, Graphitization with Suppressed Carbon Loss for High-Quality Reduced Graphene Oxide, ACS Nano, 2021
DOI: 10.1021/acsnano.1c02178
https://doi.org/10.1021/acsnano.1c02178
