數碼照片顯示小分子穩定劑對兩種石墨烯穩定性的作用以及石墨烯片層厚度的表征
石墨烯(graphene)具有優異的導電、導熱、機械性能。相比于碳納米管等納米碳材料，石墨烯的比表面積更大，且可以通過熱還原的方法大量地制備。根據理論計算，石墨烯的比表面積可以高達2630m2/g，而通過氧化石墨膨脹制備石墨烯的比表面積可以達到500－1000m2/g。石墨烯的制備、改性以及聚合物納米復合等領域于近年來備受關注。
中科院寧波材料技術與工程研究所高分子事業部鄭文革團隊在加盟中科院寧波材料所后，較早地開展了石墨烯的制備研究，成功開發了低溫、低壓膨脹制備石墨烯的制備技術（J. Mater. Chem. 2011, 21, 5392-5397.）。該技術解決了石墨烯需要高溫膨脹制備的局限性，目前，該技術已申請了中國ZL（申請號：201010273989.5）。在此基礎上，該團隊于最近開發了一種制備石墨烯的新技術，該技術無需低壓氛圍，在常壓、低溫的情況下就可以使氧化石墨實現膨脹，從而制備比表面積高達700－900m2/g石墨烯納米材料。該技術為石墨烯的商業化生產提供前景，目前，研究人員正著手申請中國ZL。
采用低溫膨脹制備的石墨烯表面具有大量的含氧基團，這使石墨烯在具有優良導電性能的同時具有很好的溶劑溶解度和聚合物親和性。該團隊的研究發現（《無機材料學報》, 2011, 26, 707-710.），低溫膨脹制備的石墨烯可以溶解在水中，形成穩定的黑色溶液，均勻分散的石墨烯的片層厚度為1－1.7nm。進一步的研究表明，該石墨烯材料具有優異的導電性能，導電率可高達1000S/m，而氧化石墨的電導率僅為10-5S/m。
石墨烯的長寬尺度在微米級，而厚度在1nm以下，因此，石墨烯在溶液中具有強烈的團聚趨勢。為了防止石墨烯片層的聚集，在最近的研究中，研究人員采用一種特殊的非共價鍵改性技術，即通過小分子穩定劑（Thionine）與石墨烯片層形成π-π相互作用，使石墨烯在水相中實現了穩定的單層分散，同時，還保持了石墨烯良好的導電性能（23.6 S/m），相關研究成果發表在Mater. Res. Bull. 2011, 46, 583-587.
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