添加氫氣可使石墨烯更純凈

　　美國科學家在最新一期的《自然·化學》雜志上撰文指出，他們發現，氧化石墨烯進行還原反應后出現的不純凈石墨烯，可以通過向其中添加氫氣而變得更加純凈，以更好地發揮石墨烯的特性。

　　石墨烯是僅由一層碳原子構成的二維晶體，超薄石墨烯擁有巨大的應用潛力，可以替代現在的液晶顯示材料，與目前電腦、手機等電子產品的重要原材料——硅相比，石墨烯同樣具有諸多優勢，將來有望取代硅，在電子產品和太陽能電池領域大展拳腳。

　　美國布朗大學工程系教授維夫科·申洛尼表示，盡管石墨烯應用潛力巨大，但人們對其及其衍生物知之甚少，而對石墨烯特征了解越多，越能更好地開發其潛力。

　　目前，制備石墨烯的方法之一是通過讓氧化石墨烯進行還原反應來得到石墨烯。這樣得到的石墨烯薄片是二維的蜂窩狀結構，其中雖大多數是碳原子，但也交織著氧原子和氫原子，大大破壞了石墨烯薄片的純度。

　　如果在得到的氧化石墨烯上施加足夠的熱量，會使氧原子會和氫原子結合在一起，生成水從石墨烯中分離出來。但有些氧原子很頑固，會滯留在蜂窩狀的格子結構中，破壞了其純度。

　　申洛尼協同羅格斯大學、德克薩斯大學達拉斯分校的研究人員一起，使用分子動力學模擬方法仔細研究了石墨烯的原子組態，他們發現，那些“頑固”氧原子同碳原子形成了雙鍵，其作為一種非常穩定的排列方式，會在石墨烯的蜂窩狀格子中制造出不規則小洞。而這些氧原子“能量非常低，幾乎不同其他物質發生反應，很難讓其離開石墨烯格子”。

　　據此，研究人員認為，添加氫原子是進一步還原氧化石墨烯最好的方式。一種方法是在氧原子同碳原子形成雙鍵的地方添加氫原子，讓洞變得更大，氫原子和氧原子會配對形成羥基，離開石墨烯格子，等同于讓洞消失；另一種方法是在羥基形成的地方添加氫氣，讓氧原子以水的形式離開石墨烯，使石墨烯更加純凈。