三維石墨烯由于其獨(dú)特的三維結(jié)構(gòu)，優(yōu)異的物理性質(zhì)與潛在應(yīng)用迅速引起廣泛關(guān)注。CVD法制備的三維石墨烯由于具有高的比表面積、優(yōu)異的導(dǎo)電性和多孔結(jié)構(gòu)，成為目前石墨烯相關(guān)材料最為熱門的材料之一。而三維石墨烯的最近報(bào)道都是基于泡沫鎳生長的三維石墨烯及其復(fù)合物研究，而且泡沫鎳制備的三維石墨烯密度低孔隙率大，限制了其力學(xué)強(qiáng)度及實(shí)際應(yīng)用。因此，發(fā)展簡單快速的制備高密度三維石墨烯的方法及其應(yīng)用顯得尤為重要。

中科院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所器件部劉立偉團(tuán)隊(duì)與中科院物理研究所合作，提出了一種新高密度三維石墨烯的制備路線，以NiCl2˙6H2O為催化劑前驅(qū)體，采用化學(xué)氣相沉積方法常壓下簡單快速實(shí)現(xiàn)了高密度高質(zhì)量三維石墨烯宏觀體(3D-GMOs)的制備，克服了常規(guī)泡沫鎳三維石墨烯孔隙率高、密度低、機(jī)械性能弱等缺點(diǎn)。制備的3D-GMOs導(dǎo)電率高達(dá)~12S/cm，比表面積為~560m2/g。利用3D-GMOs為電極對水溶液中的重金屬離子進(jìn)行快速高容量的電沉積后，對Cd2+、Pb2+、Ni2+、Cu2+的吸附能力分別達(dá)434mg/g、828mg/g、1683 mg/g、3820mg/g。在反向電場作用下，可以快速高效的脫吸附(~1 min，脫吸附效率>96%)，提出了一種新穎的快速的制備高密度3D-GMOs，揭示了3D-GMOs在廢水除去重金屬離子重要的潛在應(yīng)用。并且這種三維宏觀體在儲能、導(dǎo)熱散熱、電磁屏蔽以及一些復(fù)合體系制備方面有著廣泛的應(yīng)用前景。相關(guān)結(jié)果已發(fā)表在Scientific Reports 3, 2125(2013)。

此項(xiàng)工作得到了國家自然科學(xué)基金委、科技部、蘇州納米所項(xiàng)目的大力資助，并得到蘇州納米所測試和加工平臺的技術(shù)支持。