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2020年2月7日，在東南大學(xué)孫立濤教授的建議下，其研發(fā)的“石墨烯基KN95口罩”聯(lián)合合作單位近日將40萬(wàn)只以最快的速度直接發(fā)往武漢。這款石墨烯基KN95口罩由孫立濤教授研發(fā)。2016年，經(jīng)第三方測(cè)試，這種口罩對(duì)PM2.5的去除率高達(dá)97.1%。 這款口罩將石墨烯復(fù)合物溶液噴涂于過(guò)濾網(wǎng)上，能夠有效去除（干、濕）空氣中的粉塵及PM2.5。目前市場(chǎng)上多數(shù)口罩是通過(guò)靜電吸附微小顆粒物，但呼吸的水汽會(huì)讓靜電消失，配戴一個(gè)小時(shí)吸附效果就會(huì)顯著下降而致吸附失效。石墨烯基口罩借助石墨烯超大的比表面積優(yōu)勢(shì)可實(shí)現(xiàn)對(duì)微小顆粒物的直接吸附，不存在遇水汽失效問(wèn)題，可以長(zhǎng)時(shí)間保持高效吸附率，其防護(hù)效果級(jí)別達(dá)到了2016年新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最高級(jí)別：A級(jí)。

這款口罩將石墨烯復(fù)合物溶液噴涂于過(guò)濾網(wǎng)上，能夠有效去除（干、濕）空氣中的粉塵及PM2.5。目前市場(chǎng)上多數(shù)口罩是通過(guò)靜電吸附微小顆粒物，但呼吸的水汽會(huì)讓靜電消失，佩戴一個(gè)小時(shí)吸附效果就會(huì)顯著下降而致吸附失效。石墨烯基口罩借助石墨烯超大的比表面積優(yōu)勢(shì)可實(shí)現(xiàn)對(duì)微小顆粒物的直接吸附，不存在遇水汽失效問(wèn)題，可以長(zhǎng)時(shí)間保持高效吸附率，其防護(hù)效果級(jí)別達(dá)到了2016年新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最高級(jí)別：A級(jí)。2016年，經(jīng)第三方測(cè)試，這種口罩對(duì)PM2.5的去除率高達(dá)97.1[%]。因?yàn)榇舜畏窝滓咔橹械牟《灸壳爸饕ㄟ^(guò)飛沫或在空氣中形成氣凝膠傳播，與通常的霧霾顆粒類似，所以石墨烯基口罩的防病毒功能很好。

近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，石油開采、油品運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程的泄漏造成了越來(lái) 越嚴(yán)重的環(huán)境污染，并已嚴(yán)重威脅到人類的生存。如何有效的祛除這些油類污 染物成為了全球性的研究課題。為此，我們以石墨烯為原材料，成功制備了一 種新型的石墨烯海綿。 石墨烯是一種由碳原子以特殊結(jié)構(gòu)排列而成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料是世 上已知的最薄、最堅(jiān)硬的納米材料，而且它的柔韌性也很強(qiáng)，對(duì)芳香性的分子 具有很強(qiáng)的吸附能力。利用石墨烯的這些特性，我們將石墨烯和聚合物復(fù)合到 一起，通過(guò)原位聚合的方法合成了石墨烯海綿（如下圖 1 所示）。石墨烯海綿 的合成過(guò)程簡(jiǎn)單，條件溫和，海綿的形狀和大小可以通過(guò)改變?nèi)萜鞯男螤詈痛?小來(lái)控制，成本低，可大規(guī)模批量生產(chǎn)。所制成的海綿具有親油疏水、大孔徑、 高彈性等特點(diǎn)，能夠特異性的吸附水體中的油類（如：汽油、柴油、原油等） 和有機(jī)污染物（如：四氯化碳、正己烷、環(huán)己烷等），并且利用其彈性可以將 吸附的油類污染物擠出，可進(jìn)行循環(huán)利用。因此，這種新型石墨烯海綿在處理 油水混合物領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，可以用于處理海洋溢油，含油廢水，生 活污水等。 

團(tuán)隊(duì)研究后發(fā)現(xiàn)，樟腦與石墨烯表面吸附能較小，作為輔助轉(zhuǎn)移層時(shí)可以僅通過(guò)室溫下干燥升華、低溫短時(shí)間退火或無(wú)水乙醇試劑清洗被完全除去。這避免了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)移方法中去除轉(zhuǎn)移支撐層所使用的有機(jī)試劑長(zhǎng)時(shí)間浸泡和高溫退火等操作，減少了對(duì)石墨烯薄膜的品質(zhì)損壞，并擴(kuò)展了石墨烯在諸多柔性基底上的應(yīng)用。 除此之外，在使用自制的樟腦溶液旋涂至石墨烯薄膜上并刻蝕掉銅基底時(shí)，石墨烯薄膜周圍形成了一層樟腦油包圍層，對(duì)石墨烯薄膜提供了緊固保護(hù)。團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，由于樟腦油層在

升溫迅速、采暖舒適、高效節(jié)能環(huán)保、保健作用、強(qiáng)度高，重量輕、安裝方便、運(yùn)行費(fèi)用低、控制靈活、壽命長(zhǎng)久、安全可靠。

項(xiàng)目采用石墨烯改性方法制備的石墨烯導(dǎo)電纖維，其表面電阻為表面電阻104～105歐姆，耐水洗和皂洗，具有導(dǎo)電、遠(yuǎn)紅外發(fā)射、防紫外、抗菌抑菌、自清潔和拒水等功能。

一、項(xiàng)目簡(jiǎn)介石墨烯可以視為單層石墨結(jié)構(gòu)，其獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)及其優(yōu)良導(dǎo)電性使其在微電子、半導(dǎo)體、電池以及防腐涂層中得到應(yīng)用。目前石墨烯生產(chǎn)方法主要有機(jī)械剝離法，化學(xué)氣相沉積法，電輔助氧化法和氧化還原法。表 1 里列舉了這幾種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。表 1 石墨烯各生產(chǎn)方式優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比生產(chǎn)方式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)石墨烯品質(zhì)較高，操作簡(jiǎn)單，成本低廉獲得的石墨烯尺寸不穩(wěn)定，無(wú)機(jī)械剝離法法實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。操作相對(duì)簡(jiǎn)單，石墨烯可以大面積生長(zhǎng)，得到的石墨烯較為完整，質(zhì)量較好高溫工藝，成本高；化學(xué)氣相沉積法電輔助氧化法只能達(dá)到平方厘米的量級(jí)，難以滿足石墨烯的工業(yè)化應(yīng)用難以控制石墨烯生長(zhǎng)層數(shù)；石墨烯較難從 SiC 基板上轉(zhuǎn)移；使用強(qiáng)氧化劑，有害氣體產(chǎn)生。石墨烯在生產(chǎn)過(guò)程易發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的團(tuán)聚；生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單易行的工藝成、高效且成本較低氧化還原的過(guò)程中，電子結(jié)構(gòu)及晶體的完整性易被破壞，難以生產(chǎn)高品質(zhì)產(chǎn)品；氧化還原法生產(chǎn)廢液造成環(huán)境污染。本團(tuán)隊(duì)開發(fā)的石墨烯采用氣氛-電弧法，可以實(shí)現(xiàn)石墨烯的快速制備。相比于傳統(tǒng)石墨烯制備方法，它具有如下優(yōu)勢(shì)：1）生產(chǎn)效率極高。氧化法制備石墨烯耗時(shí)約 3-7 天電弧法可在幾分鐘到十-- 130 --西安交通大

石墨烯的表面修飾、復(fù)合材料及自修復(fù)涂層的制備，增強(qiáng)基體防腐性能并具 有自修復(fù)功能。

本成果以“高效、低耗、高質(zhì)、低成本”為開發(fā)理念，形成了氧化石墨烯、還原氧化石墨烯、石墨烯的系列制備技術(shù)，具有實(shí)施工業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)的潛質(zhì)。所制備的氧化石墨烯、還原氧化石墨烯、石墨烯具有層數(shù)低、比表面積大、純度高等特點(diǎn)。應(yīng)用領(lǐng)域包括生物檢測(cè)、新能源、環(huán)境修復(fù)、防護(hù)涂裝、電磁屏蔽、導(dǎo)電及導(dǎo)熱材料等。目前，已在防腐涂料、電化學(xué)儲(chǔ)能、導(dǎo)電導(dǎo)熱材料等方面應(yīng)用與企業(yè)開展對(duì)接試研工作。本成果包含的制備技術(shù)的特點(diǎn)如下： 1、氧化石墨烯制備技術(shù)特點(diǎn)： ① 生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單、高效（無(wú)需繁雜的低溫、高溫過(guò)程）； ② 節(jié)能減耗，能耗低，濃酸消耗少，“三廢”產(chǎn)生少； ③ 生產(chǎn)周期短，氧化過(guò)程最快僅需30min； ④ 濃硫酸的回收再利用。 2、還原氧化石墨烯制備技術(shù)特點(diǎn)： ① 生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單、高效； ② 無(wú)需任何還原劑； ③ 無(wú)需復(fù)雜、高要求的設(shè)備； ④ 還原過(guò)程最快僅需3s。 3、石墨烯制備技術(shù)特點(diǎn)： ① 生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單、高效； ② 無(wú)需任何還原劑； ③ 使用設(shè)備簡(jiǎn)單易獲得； ④ 制備過(guò)程最快僅需5s。