氧化石墨烯是一種重要的石墨烯衍生物，最初主要作為宏量制備石墨烯的前驅體，近年來(lái)由于其不同于石墨烯的諸多獨特物理化學(xué)性質(zhì)和廣闊應用前景而越來(lái)越受到人們的重視。由于存在大量的含氧官能團，氧化石墨烯在水中具有良好的分散性，且易于組裝和功能化，因此廣泛用于制備多功能分離膜、高導高強纖維、超輕超彈性氣凝膠等多種功能材料，并且在電化學(xué)儲能、催化、生物醫藥、復合材料等方面表現出良好應用前景。
 

氧化石墨烯的電解水氧化法快速綠色制備

 
　　目前，氧化石墨烯主要是通過(guò)剝離氧化石墨來(lái)進(jìn)行制備。而氧化石墨的制備迄今已有150多年的歷史，無(wú)論是最早的Brodie方法（1859年），還是后來(lái)發(fā)展起來(lái)的Staudenmaier和Hummers方法，均是基于石墨與大量濃硝酸、濃硫酸、高錳酸鉀等復合強氧化劑的反應來(lái)實(shí)現，不僅存在爆炸的風(fēng)險，而且污染嚴重，反應周期長(cháng)。以目前最常用的Hummers方法為例，氧化劑由濃硫酸和高錳酸鉀構成，其與石墨的典型物料比（質(zhì)量比）為40:3:1（濃硫酸：高錳酸鉀：石墨），反應最終會(huì )產(chǎn)生超過(guò)1000質(zhì)量單位的酸性廢水。并且，高活性的Mn₂O₇中間產(chǎn)物在高溫下可能會(huì )發(fā)生爆炸，氧化反應的完成需要數小時(shí)到上百小時(shí)。
　　近日，中國科學(xué)院金屬研究所沈陽(yáng)材料科學(xué)國家研究中心先進(jìn)炭材料研究部提出了一種電解水氧化的新方法，打破了150多年來(lái)通過(guò)強氧化劑對石墨進(jìn)行氧化的傳統思路，實(shí)現了氧化石墨烯的安全、綠色、超快制備。該方法首先在濃硫酸中將石墨插層，然后在稀硫酸中對插層石墨進(jìn)行氧化。氧同位素示蹤和自由基捕獲實(shí)驗表明，氧化石墨烯中的氧元素主要來(lái)源于電解液中的水，電解水產(chǎn)生的大量高活性氧自由基與石墨反應生成了氧化石墨烯。反應中硫酸幾乎沒(méi)有損耗，也不生成其它物質(zhì)，可被重復用于電化學(xué)反應。研究還發(fā)現，電解水氧化制備氧化石墨烯的氧化速率比現有方法快100倍以上，而所得材料與現有方法類(lèi)似，并且易于連續化制備。該方法有效解決了氧化石墨烯制備長(cháng)期面臨的爆炸危險、環(huán)境污染及反應周期長(cháng)的問(wèn)題，有望大幅降低制備成本，促進(jìn)氧化石墨烯的工業(yè)化應用。