中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：氧化石墨烯（GO）是合成石墨烯材料的重要前驅(qū)體，其表面含有各種各樣的功能基團(tuán)，如羥基、環(huán)氧基、羧基等，為石墨烯復(fù)合材料的制備提供了有利條件。然而，這些極性功能基團(tuán)和無機(jī)材料晶面間的作用限制了無機(jī)材料結(jié)晶的可控生長(zhǎng)。
中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所研究員耿建新團(tuán)隊(duì)，利用GO與沸石晶體不同晶面間的選擇性作用，實(shí)現(xiàn)了在石墨烯體系中無機(jī)材料結(jié)晶的可控生長(zhǎng)，制備了高分散、多晶面、含多級(jí)孔結(jié)構(gòu)、沿c軸取向生長(zhǎng)的Si-ZSM-5沸石晶體。如圖所示，通過在無溶劑合成中添加GO，抑制了Si-ZSM-5沸石晶體的聚集，得到了高分散的Si-ZSM-5晶體；研究發(fā)現(xiàn)，隨著GO在無溶劑合成中添加量的增加，Si-ZSM-5晶體沿c軸取向生長(zhǎng)的趨勢(shì)增強(qiáng)。通過與中科院上海應(yīng)用物理研究所研究員石國(guó)升團(tuán)隊(duì)合作，利用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法進(jìn)一步闡明了GO誘導(dǎo)Si-ZSM-5晶體沿c軸取向生長(zhǎng)的機(jī)理。此外，GO作為介孔結(jié)構(gòu)的硬模板添加到Si-ZSM-5晶體中，形成具有多級(jí)孔結(jié)構(gòu)的Si-ZSM-5沸石晶體。
（a）高分散的Si-ZSM-5@GO晶體的SEM圖；（b）單個(gè)Si-ZSM-5@GO晶體的SEM圖；（c）Si-ZSM-5@GO沸石晶體的TEM圖和原位電子衍射圖，表明晶體沿c軸方向生長(zhǎng)；（d）氬氣吸脫附曲線和孔徑分布圖
通過GO來調(diào)節(jié)Si-ZSM-5沸石晶體的分散性和形貌對(duì)無機(jī)材料結(jié)晶形貌可控合成具有研究意義，并對(duì)無機(jī)材料界面科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究以及作為構(gòu)建模塊用于光學(xué)、催化和能源等領(lǐng)域的應(yīng)用研究，具有較大的研究?jī)r(jià)值。研究成果以Graphene Oxide Facilitates Solvent-Free Synthesis of Well-Dispersed, Faceted Zeolite Crystals為題發(fā)表在Angewandte Chemie International Edition上。
