巧用细菌还原大批量快速生产石墨烯！

被誉为新材料之王的石墨烯自诞生以来，因其优异的光学、电学、力学特性，在新能源、航空航天、生物医学和药物传递等领域拥有广阔的应用前景，成为材料界的宠儿。

尽管材料界看好石墨烯的应用，但摆在现实面前的是，石墨烯无法低成本、大规模地进行生产，这严重阻碍了石墨烯的发展以及应用。对于科研人员而言，如何让石墨烯大批量快速生产，是首要难题。

石墨烯的诞生与制备

石墨烯存在于自然界，但难以剥离出单层结构。层层叠叠的石墨烯形成了肉眼可见的石墨，1毫米厚度的石墨大约包含300万层石墨烯。我们用铅笔轻划过纸张，留下的痕迹就可能是一层甚至几层石墨烯。

2004年，英国曼彻斯特大学的科学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃消洛夫用重复用特殊胶带粘住石墨片这一动作，通过多次不断的剥离，最终获得了仅由一层碳原子构成的薄片，这就是石墨烯。

当前业界制备石墨烯的方法多种多样，较为常用的方法是使用化学气相沉积，或通过将石墨粉碎成氧化石墨烯、然后化学还原的方式来制备石墨烯。遗憾的是，这两种方法都要用到刺激性的化学品。除此外，还有难以实现大规模合成的机械剥离法、石墨烯生产厚度不均的取向附生法、对设备要求高的碳化硅外延法等。

特种细菌制备法

罗切斯特大学生物学副教授Anne S. Meyer在《ChemOpen》杂志上发表的一篇论文，文中提出了一种生产石墨烯材料的新方法，研究人员将石墨氧化物与细菌混合，细菌将石墨氧化物还原，从而可大规模生产石墨烯材料。

他们首先去除材料的石墨层，生成单层石墨烯氧化物，而后将其与Shewanella细菌混合，并保持足够时间让它们充分接触。经过一段时间后，Shewanella细菌就能够将单层石墨烯氧化物还原为石墨烯材料。

产品开发与应用

Meyer说:“氧化石墨烯易于生产，但由于含氧基团，因此它的导电性并不理想。而Shewanella细菌会除去大部分的含氧基团，从而将其转化为导电材料。”

通过Shewanella细菌生产的石墨烯材料不仅具有良好的导电特性，同时比化学法生产的石墨烯更薄、更稳定且能够存储更长的时间，且适用于多个领域的产品开发。

此外，科学家还表示可以开发出一种“细菌光刻”技术，用于制造仅在一侧导电的石墨烯材料，有望推动纳米复合材料的研究发展。

资料来源：

http://www.sohu.com/a/327229997_313834

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/open.201900186

https://www.xianjichina.com/special/detail_410005.html

https://www.cnbeta.com/articles/science/866601.htm

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