石墨烯的液相剥离（LPE）通常依赖于纯化石墨、工程化稳定剂和可控的溶剂体系。本文，都柏林城市大学Conor S. Boland等研究人员在《ACS Sustainable Resour. Manage》期刊发表名为“Transient Cellulose Stabilization Enables Tap-Water Production of Graphene Nanosheet Inks from Electronic Waste”的论文，研究报道了一种低基础设施要求的“废物转墨水”制备路线，该方法将电子产品来源的石墨热管理材料与废旧报纸来源的纤维素结合，并在未经处理的自来水中进行反应。
采用商用石墨热界面片作为可重复的模型原料，同时利用从废旧智能手机中回收的石墨进行了器件级验证。源自报纸的纤维素相抑制了剪切剥离过程中及之后的快速聚集，从而在无需有机溶剂、纯水或传统分子表面活性剂的情况下，制备出了亚稳态石墨烯分散液。拉曼光谱、电子显微镜和统计原子力显微镜证实了少层石墨烯纳米片的存在，且随着混合时间的延长，剥离效率提高，而纳米片的厚度和横向尺寸则随之减小。对于经120分钟处理的模型原料分散液，纳米片平均横向尺寸为103.27 ± 2.85 nm × 74.84 ± 1.61 nm，表观厚度为2.58 ± 0.07 nm，估计层数约为6层。滴铸石墨烯/纤维素薄膜在浓度高于约250 µg cm−2时呈现导电性，并在1.0 mg cm−2时达到3.8 kΩ/□的片电阻。本研究表明，水相LPE是一种耐受性强的工艺路线，可将源自废弃物的碳和纤维素混合流转化为功能性石墨烯纳米片油墨。
本研究表明，无需依赖通常与液相剥离（LPE）相关的高度受控原料输入，即可制备出有用的含石墨烯油墨。通过在未经处理的自来水中将电子行业废弃的石墨与纳米颗粒（NP）来源的纤维素相结合，该工艺将重点从优化理想原料转向测试石墨烯制备对不完美、低价值且广泛可得的材料的适应性。所得分散液虽非永久稳定的胶体，但在实际应用时间尺度内仍可进行加工处理，从而能够对剥离后的材料进行光谱、形态和电学评估。所得材料的尺寸范围也符合剪切剥离的少层石墨烯的预期范围，当沉积足够多的材料后，滴铸薄膜可形成导电网络。
值得注意的一个关键成果是，该方法降低了制备石墨烯分散液的实际门槛。利用废弃物来源的原料、自来水和家庭级混合设备，使得该工艺不仅适用于循环材料制造，也适用于教学实验室、早期原型制作以及难以获得专用溶剂、纯化原料或专用剥离设备的科研环境。虽然仍需借助拉曼光谱、原子力显微镜和电子显微镜等技术进行严格验证，但生产过程本身被刻意设计得十分简单。这项研究并非旨在与优化后的石墨烯制造工艺竞争，而是表明，通过低成本的加工条件和当地可获取的废弃物衍生材料，石墨烯墨水的生产可以变得更加普及。
文献：https://doi.org/10.1021/acssusresmgt.6c00463
本文来自材料分析与应用，本文观点不代表石墨烯网立场，转载请联系原作者。
