中国科学院山西煤化所博士谢莉婧在论坛上做了主题演讲，分享了《石墨烯与多孔炭的批量制备与超级电容应用》，中国电池网摘选了其部分精彩观点，以飨读者：
谢莉婧介绍，石墨烯是当前社会各界关注的热点，自从2004年发现以来，它已展现出许多优异的特性，比如高的电导率和热导率以及较大的比表面积。石墨烯翻开了二维材料的新篇章，有望带来能源存储与转化、电子、航空航天等领域的技术革命。
石墨烯材料如何制备？“以石墨为原料，通过氧化还原法，就可以实现石墨烯粉体的高效制备。这是一条经典的工艺路线，具有剥离效率高、材料比表面积大、过程易放大等优点。同时，由于需要经过氧化过程，石墨烯表面必然会引入大量含氧官能团，这些官能团在移除后，还会产生晶格缺陷，这都为石墨烯带来了丰富的表面化学。”谢莉婧表示，除了官能团和晶格缺陷，石墨烯的片径和层数等微观结构，都会影响它的电子结构、导电导热和润湿等性能。从而决定它在储能、功能材料和催化等领域的应用效果。因此，我们需要深入研究石墨烯的表面化学，并面向应用进行结构和功能调控。这是石墨烯领域的共性关键科学问题之一。
谢莉婧提醒，由于石墨烯粉体的密度极低，虽然纳米尺度上性能非常优异，但在应用时却容易团聚，性能难以发挥，加工也比较困难。为此，中国科学院山西煤化所提出两个解决方案：第一，把石墨烯作为功能填料，通过纳米分散和界面调控，与油墨和高分子基材高效复合，提升材料性能；另一方面，也可把石墨烯作为基本结构单元，组装薄膜、泡沫等结构/功能一体化宏观体材料，并保持其原有的纳米效应。“在纳米复合方面，我们突破了石墨烯在液相中的纳米分散技术，将石墨烯分别引入导电油墨和高分子材料中，仅仅微量的石墨烯添加就可以大幅改善材料的力学、导电和导热等性能。我们还进一步形成了柔性电子等器件的应用示范，这些工作已经成为石墨烯复合应用的典型案例。”谢莉婧透露。
据悉，中国科学院山西煤化所立足材料化学与化工学科基础，依托煤化所在炭材料领域的深厚积淀，面向石墨烯的批量化制备与应用，开展了石墨烯表面化学与宏观组装等共性科学问题研究。探明了内在的反应机理，开发了先进技术方法，为实现石墨烯的“料要成材，材要成器，器要成用”奠定了基础，促进了我国石墨烯的产业化进程。
谢莉婧介绍，目前，中国科学院山西煤化所正基于二维石墨烯平台，研究并理解炭材料的表面化学与宏观组装等共性问题，并建立其与应用的构效关系，为石墨烯的批量化制备与应用奠定理论基础。
未来，中国科学院山西煤化所将面向超级电容应用需求，开发石墨烯和电容炭规模化可控生产技术，形成器件组装与应用示范，实现关键电极材料自主化，从源头促进性能提升和行业进步。
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