本文要点：

通过绿色，安全，快速地电化学方法生产氧化石墨烯

成果简介

人们对开发高效生产氧化石墨烯（GO）的途径有着广泛的兴趣。虽然常规化学氧化被广泛用于合成GO，但它存在一些内在问题，例如反应时间长，爆炸风险和环境污染。最近对电化学方法的探索突破GO合成的，即在几小时内绿色和安全地批量生产高质量GO。在本文中，报告了GO的电化学合成原理，并且将进展总结为一锅合成和两步法，重点是产品的质量和数量。此外，概述了与高质量GO的电化学生产相关的挑战和未来研究方向。

图文导读

表1.生产氧化石墨烯的电化学方法的总结

GO电化学生产原理

方案1.石墨电极电化学氧化过程的示意图

电化学

通常应用双电极系统，其中石墨材料（例如，石墨棒，粒料和薄片）用作工作电极（阳极）并且Pt用作对电极（阴极）。使用Pt是因为它是水分解成氢气的互补还原反应的良好催化剂，而它的成本很高，因此对于它的放大是不实用的。电化学过程。在一些报道中，石墨材料（例如，石墨棒和铅笔）用作阳极和阴极用于电化学剥离，这可以大大降低生产成本。然而，在这种电化学系统中，除非将电池分成单独的氧化还原部分，否则很难从阴极和阳极反应中识别产物。除了上面讨论的常规装置之外，还报道了四种新颖的电化学装置，其可以增强电接触并因此改善GO的氧化程度。

图1.四种新型电化学装置的方案。

（a）用于石墨棒的多重电化学剥离的垂直配置电池。

（b）机械辅助的电化学剥离装置。

（c）T形细胞电化学装置。

（d）具有金刚石的管状电化学反应器

偏置电压或电流对高效GO生产起着重要作用。在一锅反应中施加的电压/电流可以分为三类：（1）恒定电压/电流，（2）伏安法扫描，和（3）两个电位之间的重复交替。

图2.由Cao等人合成的GO的形态和微观结构。（a）SEM图像，（b）TEM图像，（c）AFM图像，和（d）GO的统计厚度分析

图3.通过水电解氧化电化学合成GO。（a）合成方法的方案。（b-e）原料和每步得到的产品的照片。b-d中的比例尺：1毫米

小结及展望

在GO的电化学合成方面的进展在一锅合成和两步法方面进行了综述。在大多数情况下，双电极系统用于GO合成，其中石墨材料用作工作电极并且Pt（或石墨）用作对电极。此外，开发了一些新的设置，重点是增强电接触。除了原始石墨电极材料外，电解质（即类型和浓度）和施加的电压/电流（即类型和大小）也在GO的电化学生产中起重要作用。

来自石墨的GO的电化学合成包括三个步骤：（1）嵌入，（2）氧化，和（3）剥离。有效的嵌入需要高浓度的电解质以及适当的电压，而较低浓度的电解质和较高的电压对于氧化步骤是优选的。这些相互矛盾的要求可能是造成一锅电化学过程中产生的GO的相对低的氧化程度和低产率的原因。相反，在GO的两步电化学生产中实现了有效嵌入和氧化的有利条件，导致具有可控氧化水平的高质量GO的超快速大规模生产。这是GO合成的突破。

电化学过程中的剥离步骤很少受到

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