问题及答辩结果在线视频

那我们下面就提问

来有什么问题

那个我就先提一个问题吧

就是这个工作总体来说

是一个就是涉及到

氧化石墨烯的这个

各个方面的一个调控

和置备方面一些基本问题

是一个比较完整的一个工作

就是这里面有提到

这个最关键的一点就是氧化

这个关键的一个步骤

我们现在定义这个氧化的时候

是通过氧化电位作为一个

作为其中一个可考察的

一个参量来考虑的对吧

对

那这个氧化电位或者叫

有的时候称之为氧化还原电位

就是这个电位和它的氧化性

尤其在石墨烯的氧化过程当中

这个关系是一个非常直接的关系

还是一个间接的关系

那另外一方面就是说

这种关系的对应性

是一个什么样的状况

在这个石墨的氧化当中

这个关系应该是

比较直接的对应一个关系

就是因为氧化电位之间

反应它的这个物理化学

包括它的热力学的性质

它的氧化性能到底有多强

我们就是发现

这个高锰酸钾的氧化电位高

硝酸的氧化电位低

这个明显体现在

就是高锰酸钾能把石墨氧化为

官能度很高的氧化石墨

而硝酸即使你再高的温度

再长的时间再高的压力

也只能氧化的程度非常有限

这个关系是很直接的

这个就是说反倒就是说

这样的性质反倒是不依赖于外部的条件

或者说不是

或者说这种依赖性不是这个特别强

只能说我们目前尝试过的这些方法

很难改变它的氧化顺序

就是很难通过一些条件的改变

使硝酸强于高锰酸钾

就是还有另外一个问题

就是这块可能就是一个角度的问题

就是涉及到这个产率的计算

咱们现在的产率能达到110% 170%

这个产率的说法

我觉得有可能需要校正一下

因为涉及到产率的话

我们通常不会认为一个产率超过100

我们现在如果是超过100

是因为后来的产物当中的

等于是你产物的重量增加了

对

这个增加的这个元素

我们这里面氧化石墨烯

就是（02：33）官能团了

对

那么这块的话

就算产率按100%多来计算

那是不是应该把原料

就是原料整体的

先全加上这个氧了之后应该

就是作为一个考量

然后反过来再推

它到底是一个什么样的产率

就是这两个角度

就是哪个能够更准确的表达

最后的这个产率的问题

这是个非常好的问题

但是就是您说的这个

先确定一个标准作为100%的话

这是一个不太可行的方法

这个我们也考虑过 为什么呢

因为氧化石墨烯

它的官能度可以很大的范围调控

你很难确定

因为前边那个没有确定性对吗

对 因为

涉及到这个官能团的种类数量

对

全都是不可控的

是这样 你可以氧化的官能团

比非氧化的碳要多一倍或者更多

那么它的产率

理论产率可能要达到200或者更高

但如果你氧化成像我们那样的话

可能一百六七就是一个标准的值了

所以说现在这个产率

就是一个等于是一个统计的结果

对

对吧 行 我就先这两个小问题 好

好 那我就接着来

就是我实际上是陈骥在大三的时候

那个上课时候印象很深

很高兴看到这些年的全面成长

谢谢老师

工作做的非常好

探讨一个小问题

就是在将这个水作为

就是水被转变成活性氧

在这里主要是讨论了

对这些化学结构的影响

产生了这些羟基了 羧基等等

那么它对这个材料的

物理结构有没有影响

比如说这个臭氧产生过程中

会被这个里边的制孔性等等

就是疏密程度等等

有没有物理方面的影响

这是个很好的问题

它会像刚才所示

就是它会把这个层剥开

但是因为氧化石墨烯

最后我们得到的都是单层

它都是完全剥开的

它在后续没有再re-stacking

回到这个堆叠状态的时候

它是没有孔的 它都是单层的

所以这个可能对这个影响不大

因为最后的一步

剥离会导致结构更大的变化

还有在前面的这个工作中

当这个将这石墨烯粉的原料

直接从325目

你是提高到1200目来进行研究

这个尺度比较大

为什么选择了这个1200目

因为实际上

这个东西就是它的氧化插层的速度

是不取决于它的

它是不是按比例插层的

它是按绝对速度插层的

就是我们看了一下

氧化石墨烯的325目它反应半小时

然后那个过程可以氧化多深的距离

然后根据这个来算出来1200目的尺寸

刚好是可以完全氧化的

所以选择了1200目

因为更小的肯定还是可以氧化的

但是我们为了制备尺寸稍微大一些

选择了一个更好的

能完全氧化的一个尺寸

是这样设计的

好 谢谢

谢谢袁老师

首先感谢陈骥

围绕着氧化石墨烯

置备的这个关键问题

开展了非常系统出色的工作

谢谢焦老师

然后就是我特别关心的就是

在你现在工作的基础上

你可以实现尺寸的控制 官能团的控制

包括去改善这样的一个产率

那么接下来就对于氧化石墨烯

实用化这过程当中在你看来

还有哪些关键的问题没有解决

首先我们这些方法

就是包括官能团调控尺寸

它还是可以做的更好我认为

我也在进行一些进一步的工作

而且它的可调性还可以进一步的拓宽

包括比如说我曾经想过的氧化石墨烯

现在氧化石墨烯还原之后

我们可以制得电导率高的氧化石墨烯

因为它结构完整性好

那么甚至还可以制备

那种不能还原的石墨烯

它有别的性能很好

它需要进一步的扩展它的可调范围

我认为它在能源方面的

比如电池领域的应用是比较看好的

就是你觉得最主要的问题

就怎么让它的功能更丰富

然后去用在各种各样的一个用途上

对 是

好 谢谢

我能提一点问题吗

首先我说一下最近看到很多博士毕业

一般就是1988年出生的多一点

1987年的也有

你是第一个我看到的90后

来进行论文答辩了

我刚才看到你这个简化的文献中间

大家普遍使用的石墨烯的氧化方法

看上去非常有意思

是环境友好的 非常有价值

对于减少环境污染问题

那么我们也知道

现在石墨烯工业化的速度非常快

很多企业非常感兴趣

做大规模的这个氧化石墨烯的工厂

就是你们有没有申请专利

或者说有没有跟企业进行过接洽

或者企业有没有找你

就是这个能不能快速的影响到工业界

这个问题就是我们确实

石老师也跟一些企业在进行合作

我们也在推广

我们这种无硝酸钠制备的

氧化石墨烯方法

包括这个尺寸相对小的

完全转化的制备方法已经在进行了

之后可以在半年左右之后

就可能看到我们的技术

就是实施在工业界了

好 专利申请了吗

专利的话

因为之前有人申请的范围非常广

他已经写了用不用这个硝酸钠

所以我们并没有 没法再申请了

你可以再挖掘挖掘试试看

某个角度出发的

申请一个专利我觉得很重要的一个

另外一个那个产率

刚才也这个老师已经问过了

我现在想知道的是跟其它方法比较

我估计是因为比别的好 而且好很多

所以你特别强调你的产率

110% 或者171%

这种我就不先说这个

它用起来方便就行

但是我想知道的是

和已有的方法比较它提高了多少

这个已有的方法

就是不好以谁来判断了

就是好多人做的时候他不写产率

然后或者他写的产率一克做出来六克

那个它还含有水

因为产率统计的方法并不相同

我们为了让这个产率体现的更加真实

我们都是采用这个冻干的氧化石墨

就是结构表征用的是什么样

我们就用什么来计算产率

所以这个很难横向比较

所以我们一直做内部比较 不跟别人比

还有一种表述

可能工业界是不是更喜欢用

叫做产品收率可能更加

不要用这个化学转化这种原理

这是很好的建议

工业界接触的里面

可能也许比较准确了

我也不知道是不是可以再斟酌一下

那么还有最后一部分

是用这个径迹刻蚀膜

这个膜大家都知道

多孔膜原子能技术 核技术

去做非常均匀的孔径的分布

大小都可以完全通过原子能的那个

辐照

辐照来控制

所以非常好的这个膜

我现在感兴趣的是

可能刚才讲的这块我没听清楚

就是它的尺寸窄分布

这个意义在哪里

意义在于就是不同的尺寸分布

面临的应用并不相同

小的的话它的分散性更好

更适用于就是需要比如进细胞

或者说做载药的这种应用

而大尺寸它的完整性更好

往往它的导电率 或者强度都更高

适用于这个光电材料

和结构强度材料 是这点不同

而且小尺寸它构成的膜

它的孔道更多 而且更短

它适于做分离膜

我们组之后的工作也是基于这个考虑

用更小尺寸氧化石墨烯膜进行分离

而且小尺寸的氧化石墨烯膜

它的官能团更多 它的吸水量更大

我们也可以基于这个

做一些驱动器方面的应用

它的性能也比大尺寸的氧化石墨烯

置备的要好的很多

你现在那个尺寸

径迹刻蚀膜的那个范围你选了三种

对 我选了两种膜

分成三种氧化石墨烯

分成三种出来

然后我现在想知道的是

有没有覆盖所有的

就是说大家制备了

石墨烯的这个尺寸范围

现在目前大家制备的

石墨烯的尺寸范围

基本上在亚微米到三十四微米之间

这个完全可以覆盖

但是我们还可以制备更大的氧化石墨烯

我们也在进行研究

但是更大的氧化石墨烯的话

有些好处它可能不需要这个方法分

也可以做的很好

这是下一步的设想

径迹刻蚀膜本身的尺寸孔径

会在几百纳米到十几个微米可调

因为再大的话

它那个原子时辐照两个孔太近

就容易粘在一起了

它这个孔径正好是

合适氧化石墨烯分级的

OK 下一步氧化石墨烯下一步怎么走

你怎么看

下一步的看法

我就把我想做的都告诉师弟

让师弟做就行了 已经在做了

这个您放心

我走之后还会有一些工作让师弟做完的

我没有不放心你

可以公开的不要保密

反正陈骥这工作做的比较这个

可能就是石墨烯

现在氧化石墨烯的制备是很重要的

我有几个问题

刚才他们几位都谈到产率

我不知道你这个反应

是不是全部都反应

有没有剩余的这个石墨粉

没反应的有没有

这个在我们的实验室的小规模制备里边

确实是可以完全反应的

因为我们本来就用的量比较少

而且用比较强的机械搅拌

进行这个制备

但是不能保证完全完全

百分之百都是转化为

单层氧化石墨烯

它有可能有百分之几的那种

很少量的剥不成单层的

或者说有一定没氧化充分的

但这点已经不影响它的性能了

这我的意思就是如果有没有反应的

如果能分离开的话

用这个没有反应的部分

来算这个产率更确切一点

比如这部分没反应这个占10%

那么我就实际上转化了90%

这样可能更合理

对 这是个很好的建议

但这个建议也是有一定的

但是如果你分离不出来

你就没法算了

如果没反应它不可能分离出来

对 分离是一方面

还有一个问题就是

它没有完全氧化的部分

它也不是不氧化 也不是石墨

它是氧化了一定程度的

你也不好说它就是没转化的

所以这样会算的偏低

它每种方法都有一定的问题 有时候

如果就是能分离出来

你那个不算最后的产品 对吧

它的产率它就不算

也是

这是一个 一个概念

另外一个就是你这个膜是不是压片

就是因为你做的那个

后来都是一些粉末了

就最后我看你说的都是膜

膜不是粉末

我们是用那个氧化石墨烯的水溶液

进行抽滤 或者晾干制成的膜

不是干粉 干粉成膜性很差

您说的是压膜

晾干以后自然形成的

自然形成 或者抽滤都会形成膜

它组装会很好 因为天然

力学强度也可以是吧

对

那个膜有多厚一般

一般几个微米

然后用这个膜再还原是吧

用这个膜再进行还原 对

你说就这个膜做电极

要比石墨要性能要好

那不会 因为石墨的导电性

在那个a轴方向

不是导电性 做电极材料

就像锂离子电池电极材料做负极

那也不行

因为这个石墨烯的应用出处

应该在添加剂上

它的从这个振实密度 压实密度来看

它不适合做电极材料

石墨有它优势的地方

而且它的化学组成相对简单

锂电池里边要求

它的那个反应性很低

不能跟电解质反应

氧化石墨烯还原之后

它上面很多官能团

它会影响这个SEI膜的形成

石墨相对的也便宜的多

另外我还有一个问题

因为我在一九八几年

我做学生的时候

我是做锂电池 我不叫锂离子电池

那时候我就关心这个插入反应

intercalation

我就查了一些文献

那个就有很多的就是石墨

石墨的intercalation

就是石墨的插层反应

对 是这样

你这个方法能不能先用这种反应

先插层反应先把这东西

就是说有东西插进去

然后再氧化

就是你现在是只是一步

就是实际上也有插层反应

然后再氧化

能不能把它分开

就是先用一个温和的东西

让它插层反应 然后我再氧化

再用个强氧化剂进行氧化

有没有这种可能性

这个可能性可能比较低

这是我们考虑过的

首先有两种做法可以做这件事

第一种是让

比如说让生成那种膨胀石墨

硫酸先 或者说其它的酸先

插到石墨烯层间

再经过高温膨胀

把石墨烯膨到层数很窄的那种

比如就十层的那种石墨烯再进行氧化

看起来是氧化更容易了

但是它的问题是

它的膨胀比很高 大概200左右

它原来一克石墨粉

可能用40毫升硫酸 或者50毫升硫酸

我膨胀200倍之后

我就要用几升的硫酸来去合成

这方法肯定不合理

还有一种方法

就是您说的插到层间之后它不分开

在里边待着让它继续氧化

但这个问题就是我在插里边的东西

首先要耐得住这个

高锰酸钾浓硫酸这个条件

耐得住的话它才能这个再继续用

而且如果要耐得住的往往还是硫酸

但是硫酸插进去之后

你再将硫酸插进去

它就相当于是个锰酰的自动扩散

它不如直接带着锰酰的硫酸进去

氧化效果好

考虑过这种方法

对 您说的非常对

我好多文献都是

从那个九几 八几年的

那个老的Carbon上

对 这个差层 这个石墨差层反应很早就

对

从上世纪70年代

就有很多文献报道了

他们那些老人做文献特别靠谱

你照他做的都能做出来 特别靠谱

另外一个我是电化学的人

所以这个氧化最容易的

就是电化学方法

就是能不能用石墨直接

用电解进行氧化

您真的太专家了 我试过

这个方法有个问题

就是电化学氧化要有一个这个前提

就是你最好保持导电性

但氧化的一定程度上它就不导电了

它就很难再进一步氧化了 它可以

氧化不会掉下来吗 剩下的石墨

会掉下来 掉下来它是一块一块掉下来

它不会像一层一层去氧化

它会像啃下来一样

一块球一块球下来

是这样的 我们试过

或者我们可以做到一种

比如说就是一个微米左右的

氧化石墨烯可以电化学氧化制造

但是我觉得这方法

并不比那个Hummers来的优 因为

要大量的工业化生产

还是你这种方法好

对 因为电化学我们往往

实验室里面可以

就是电化学我们往往认为它绿色

但是实际上我们往往

考虑的氧化的一些反应

并没有考虑还原那一极

比如在硫酸里面

还原那一极可能产生的二氧化硫

硫化氢什么的它也是污染

硫还会沉积在对电极上面

这都是问题

所以还不如用这种方法

因为高锰酸钾本身

也是电解法制的

实际上本质上还是这个电化学

循环起来了就是锰

这个还有一个问题

就是因为石老师这个实验室

已经做这个氧化石墨烯

你不是第一个了

前面有好几个也做的很好

我看你今天讲的

没有提到你们实验室的工作

都是前面这个很早的文献工作

按那个工作来进行

就是进一步再找里面的问题

然后做进一步工作

就是你实验室 你们实验室本身

原来做氧化石墨烯的

就是 是不是那个工作

我不知道你的路子不一样

还是他那部分也很完美了

没有必要再往下做了

首先我们实验室之前就是

基于制备氧化石墨烯了之后

徐宇曦做的一个

低氧化的氧化石墨烯

那个的话他的工作怎么说呢

可能路子确实不太一样

我是就是做结构调控

他主要就是做一个低氧化的那个

然后电导率高一些的

还有的就是我们实验室做的一些

复合材料应用的

他们用的氧化石墨烯制备方法

都是基于以前人的方法

实际上我也是基于以前人的方法

就都一样 师出同门相当于

运用最好的方法去改进

不能用这个已经就是改进过的

我们要用最原始的方法去改进

我是这么看的

好 谢谢你

我们还有没有什么问题

我们在座的都可以提

如果没有我们就到这 好 谢谢你

好 我们今天陈骥同学的

博士学位论文答辩

经过答辩委员会认真讨论

得到如下的一个评审

这个论文的评语吧

我还要念一遍是吧

这个氧化石墨烯的可控制备

是石墨烯材料领域中的重要研究课题

该博士论文系统研究了

氧化石墨烯的置备与结构控制

主要创新成果如下

第一改进了置备氧化石墨烯的

Hummers方法

无须添加硝酸钠

该方法置备了氧化石墨烯结构更完整

产率更高 更适合工业化规模生产

二通过在反应体系中添加适量水

进一步改进了Hummers方法

实现了对氧化石墨烯

含氧基团和结构完整性的有效调控

揭示了加水增强氧化剂

对石墨氧化和氧化石墨烯

官能团选择性的机理

三建立了通过径迹刻蚀膜过滤

对氧化石墨烯尺寸分级的方法

方法简单经济 能耗低 环境友好

可以氧化石墨烯置备工艺集成自动化

论文选题新颖 文献综述全面

文字流畅 格式规范

实验数据详实可信

结论合理 成果突出

是一篇非常优秀的博士学位论文

表明作者在化学及相关领域

具有坚实宽广的基础理论和专业知识

具有独立从事科学研究工作的能力

答辩过程中表述清楚 回答问题正确

经答辩委员会表决

一致同意通过博士论文答辩

建议授予陈骥理学博士学位

好 下面祝贺

有没有什么感言

首先感谢答辩委员会的各位老师

在这我还要特别感谢

我的导师石高全教授

就是他对我的指导一直非常详细

别人都讲这个千里马常有

而伯乐不常有

石老师选择了我

然后让我来这里做博士我非常感激

然后进一步我要感谢

特别感谢李春副教授对我的指导

李老师经常跟我讨论一些很深入的

关于氧化石墨烯的化学结构方面的问题

他指导的我非常非常多

包括从我最开始到最后

每一步都有很详细的指导

也非常感谢李老师

然后还有感谢陈凤恩老师

在这个实验上面

Raman上面帮我的一些这个的帮助

然后感谢各位老师和同学对我的帮助

谢谢大家