中國儲能網(wǎng)訊：氧化石墨烯（GO）是合成石墨烯材料的重要前驅體，其表面含有各種各樣的功能基團，如羥基、環(huán)氧基、羧基等，為石墨烯復合材料的制備提供了有利條件。然而，這些極性功能基團和無機材料晶面間的作用限制了無機材料結晶的可控生長。
中國科學院理化技術研究所研究員耿建新團隊，利用GO與沸石晶體不同晶面間的選擇性作用，實現(xiàn)了在石墨烯體系中無機材料結晶的可控生長，制備了高分散、多晶面、含多級孔結構、沿c軸取向生長的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軸取向生長的趨勢增強。通過與中科院上海應用物理研究所研究員石國升團隊合作，利用分子動力學模擬方法進一步闡明了GO誘導Si-ZSM-5晶體沿c軸取向生長的機理。此外，GO作為介孔結構的硬模板添加到Si-ZSM-5晶體中，形成具有多級孔結構的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；（d）氬氣吸脫附曲線和孔徑分布圖
通過GO來調節(jié)Si-ZSM-5沸石晶體的分散性和形貌對無機材料結晶形貌可控合成具有研究意義，并對無機材料界面科學領域的基礎研究以及作為構建模塊用于光學、催化和能源等領域的應用研究，具有較大的研究價值。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。
