日前，美国西北大学黄嘉兴领导的科研团队解决了困扰材料科学家多年的问题，而令人吃惊的是他们所使用的解决方法仅是一些基础化学知识。 

　　氧化石墨烯（GO）薄膜的稳定性之谜已经困惑了科学家许多年，他们不能理解为什么这些薄膜片可以在水中稳定地存在。当单片GO薄膜遇水时，它们会带上负电荷，互相排斥。按照常理，这种现象会造成薄膜破碎，可据早期论文报道的实际观察到的结果表明，薄膜依然能保持稳定性。

　　图来源：Nature Chemistry

　　氧化石墨烯是石墨氧化的产物，常被用来制造石墨烯。石墨烯是单原子层厚度的碳材料，它的结构非常牢固，重量很轻，在电子产品和能量存储方面有很大潜在价值。然而，过去三年中科学家开始对氧化石墨烯感兴趣，部分原因是它在分子分离应用上的潜力。 

　　经过多年对GO的研究，黄嘉兴团队发现GO的稳定性是由于无意中引入的杂质所致。制造GO薄膜时，很多科学家通过多孔阳极氧化铝滤片给每张薄膜加酸性分散剂，这种滤片在多种纳米材料制备薄膜时被广泛应用。该团队发现在过滤时，铝制滤片会被酸液腐蚀并释放出大量铝离子Al³⁺。这些带正电的铝离子和带负电的GO膜互相吸引，最终使整个体系趋于稳定。相关研究成果发表在2015年2月出版的《自然·化学》杂志上（Nat. Chem., 2015, 7(2), 166–170, DOI: 10.1038/nchem.2145）。 

　　黄嘉兴说：“我们用基础无机化学知识就解开了这个谜团。现在我们知道了GO薄膜确实是溶于水的，以前认为的稳定性是因为样品不纯。” 

　　其它多价金属离子，比如制备氧化石墨烯过程中的副产物锰，也会和膜发生类似的反应。 

　　该研究还发现GO薄膜不像研究人员想象的那样牢固。铝离子提高了薄膜的强度，若没有铝离子，薄膜的强度会下降3到4倍。他说：“这个研究给使用氧化铝滤片的研究人员敲响了警钟，大家在材料科学和生物学的很多领域都用它进行简单的制备工作，现在我们发现它并不是那么干净。” 

　　相关阅读：美国每日科学网ScienceDaily报道 

        （摘编自科学之家 http://www.kexuehome.com/articles/20150227785.html）