近期，美国化学会著名期刊《ACS Nano》(IF=13.7)在线刊登了我院刘慰副研究员、陈云贵教授课题组与高端外籍教授David Mitlin教授的在石墨烯可控合成与储能应用领域的最新合作研究成果：
“Directional Flow-Aided Sonochemistry Yields Graphene with Tunable Defects to Provide Fundamental Insight on Sodium Metal Plating Behavior”
石墨烯材料以其优异的理化性质引起了国内外的研究热潮，但目前氧化还原法、液相剥离法等常规的石墨烯宏量制备方法无法避免引入结构缺陷（孔洞、含氧基团、拓扑缺陷等）。结构缺陷的复杂形成过程及其对储能电化学行为的综合影响，一直是国内外研究的前沿热点，但目前尚未形成确切的认识。
本文开发出一种新型流场-超声协效剥离方法通过诱导石墨片在流场中的微取向，构建超声冲击波的定向冲击剥离作用，可以实现石墨烯的液相剥离制备过程中缺陷的原位控制。研究发现“at-edge”和“in-plane”两种不同超声冲击剥离模式下，石墨分别解离成无缺陷和多缺陷两种石墨烯产物，这是对液相超声剥离过程及机理的全新认识；研究同时表明，大量石墨烯缺陷对碳酸酯类电解液有较强的催化固态电解质中间相膜（SEI）过度形成的作用，而亚稳的SEI膜与钠金属枝晶的形成直接相关，这更新了一般认为的缺陷会降低金属沉积过电位（较好的亲钠性“sodiophilicity”）从而对金属负极稳定循环有积极贡献的常规认识，因此此项研究对金属负极中碳材料结构优选提供了更深、进一步的理论指导。
此项工作是对石墨烯等二维纳米材料新型缺陷控制方法的阶段性进展，获得无缺陷/高缺陷的石墨烯材料作为理想的典型体系，为缺陷结构对SEI膜及钠枝晶形成的影响提供了直接证据，是对石墨烯在钠金属电池中的延伸应用探索。本文获国家自然科学基金青年基金、国家博士后基金面上项目、四川大学专职博士后基金等项目资助。
我院刘慰副研究员为论文第一作者，四川大学新能源与低碳技术研究院为第一及通讯单位。
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.8b06051
