在各種碳材料中，三維石墨烯作為一類新型輕便多孔碳材料，通常具有交錯(cuò)的多孔結(jié)構(gòu)，巨大的比表面積，較輕的密度，優(yōu)異的導(dǎo)電性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等優(yōu)異的性質(zhì)。正是由于三維石墨烯這些優(yōu)異的性能使得其在能源儲(chǔ)存、場發(fā)射、傳感器等多個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。然而，三維石墨烯材料容易發(fā)生堆疊，造成比表面積偏低；且目前大多數(shù)報(bào)道的合成三維石墨烯材料的方法都需要高昂的生產(chǎn)成本，復(fù)雜的工藝流程和苛刻的生產(chǎn)條件。

最近，中山大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院于明浩博士生等人在盧錫洪副教授的指導(dǎo)下，以廉價(jià)的石墨紙為原料，利用改進(jìn)的Hummer法和冷凍干燥技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了性能優(yōu)良的三維石墨烯材料的一步法宏量制備。與之前制備的方法相比，該方法可以在溫和的室溫條件下快速進(jìn)行，從而可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的制備。這種由高質(zhì)量的石墨烯組成的三維材料展現(xiàn)出獨(dú)特的介孔特性和優(yōu)異的導(dǎo)電性能，從而使其在電化學(xué)儲(chǔ)能與催化領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用。研究結(jié)果表明：這種三維石墨烯材料在直接作為超級電容器的電極材料時(shí)，表現(xiàn)出高達(dá)331.3 F/g的比電容值，是石墨紙比電容值的八倍。與此同時(shí)，這種三維石墨烯還可以作為一種有效的三維載體支撐活性電極材料和催化劑。例如：基于三維石墨烯骨架制備的的聚苯胺納米棒的比電容值高達(dá)1341.3 F/g。負(fù)載了鈀納米顆粒和鉑納米顆粒的三維石墨烯分別在著名的Suzuki反應(yīng)和甲醇分解反應(yīng)中展現(xiàn)了非常好的催化性能。

該研究成功最近發(fā)表在著名材料期刊《Adv. Funct. Mater.》上（Minghao Yu, Yongchao Huang, Cheng Li, YinxiangZeng, Wang Wang, Yao Li,Pingping Fang, Xihong Lu,* and Yexiang Tong, Adv. Funct. Mater., 2015, 25, 324-330. IF =11.805），題為”Building Three-Dimensional Graphene Frameworks for Energy Storage and Catalysis”。上述研究工作得到了童葉翔教授的大力支持和國家自然科學(xué)基金、廣東省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。

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