石墨烯早已躍為二維層狀材料家族中的明星材料，其優(yōu)異的機械、電學(xué)、光學(xué)、力學(xué)性質(zhì)使其在光電、催化、傳感器、透明導(dǎo)電薄膜、柔性電子器件、能源儲存、防腐涂料、潤滑、結(jié)構(gòu)增強、武器裝備、航天航空等領(lǐng)域展示出廣闊的應(yīng)用前景。目前，常用于制備石墨烯的方法有機械剝離法、液相剝離法、外延生長法、化學(xué)氣相沉積法、化學(xué)還原氧化石墨烯等方法。

電化學(xué)方法是在電場的作用下，通過陽極氧化或者陰極還原石墨電極，驅(qū)動電解液中的離子嵌入到石墨層中致使石墨結(jié)構(gòu)發(fā)生膨脹、層間相互作用力減弱并隨之產(chǎn)生剝離。與上述方法相比，電化學(xué)方法制備石墨烯具有設(shè)備簡單、過程高效、環(huán)境相對友好、成本低廉、可控性強且制備周期短等優(yōu)點，是一種有很大潛力的大規(guī)模生產(chǎn)石墨烯的方法。陽極氧化法容易在石墨烯上產(chǎn)生大量氧化缺陷，陰極還原剝離能避免含氧基團的生成，但制備的石墨烯產(chǎn)率并不高。目前學(xué)界對于電化學(xué)陽極、陰極剝離石墨開展了較多的探索研究，但迄今為止，使用電化學(xué)方法，尤其是陰陽雙極同時剝離，仍然無法高效地制備高質(zhì)量、高產(chǎn)率的石墨烯。

近日，西安交通大學(xué)先進儲能電子材料與器件研究所徐友龍教授團隊經(jīng)過系統(tǒng)的篩選和優(yōu)化，選用四丁基高氯酸銨/碳酸丙烯酯溶液為剝離電解液，并設(shè)計了金屬網(wǎng)包裹天然石墨的三明治結(jié)構(gòu)石墨電極，通過深入探究離子嵌入石墨產(chǎn)生剝離過程的機理，采用電化學(xué)和熱膨脹剝離相結(jié)合的方法，實現(xiàn)了陰陽極同時制備高質(zhì)量的石墨烯。該方法制備的石墨烯不僅產(chǎn)率高（陰極：85%和陽極：48%），而且石墨烯缺陷少（ID/IG＜0.08）、氧化程度低（C/O原子比＞18.4）、電導(dǎo)率優(yōu)異（＞3×104 S/m）。另外在實驗室條件下使用大尺寸石墨電極（Φ=20cm, 厚度5mm）生產(chǎn)石墨烯的速度可以達到25 g/h，為規(guī)模化制備高質(zhì)量石墨烯奠定了基礎(chǔ)。

      上述研究成果以《電化學(xué)陰陽雙極同步剝離石墨宏量制備高質(zhì)量石墨烯》（Simultaneous Electrochemical Dual-Electrode Exfoliation of Graphite toward Scalable Production of High-Quality Graphene）為題發(fā)表在國際頂級期刊《先進功能材料》（Advanced Functional Materials,影響因子IF: 15.621）。西安交通大學(xué)先進儲能電子材料與器件研究所博士生張淵為本文第一作者，徐友龍教授為本文通訊作者。西安交通大學(xué)是本論文的唯一署名單位，標(biāo)志著西安交大在電化學(xué)法制備高質(zhì)量石墨烯研究方面取得新進展。該工作得到陜西省重大研發(fā)計劃、“111引智計劃”（B14040）的資助以及西安交大分析測試中心的支持。

 徐友龍教授長期致力于新型電解電容器、超級電容器、鋰/鈉離子電池材料與器件、納米材料的制備與應(yīng)用等領(lǐng)域的研究。以第一作者或通訊作者在國際著名期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文150多篇，其中三篇入選全球前1%“ESI”高引論文。