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为解决煤基还原氧化石墨烯（RGO）材料研究存在的知识空白，研究人员对煤基和石墨基 RGO 材料进行对比研究。结果发现不同温度热还原影响材料性能，煤基中无烟煤制备的 RGO 更接近石墨基材料。这为煤基 RGO 材料开发提供依据。
在材料科学领域，碳纳米材料一直备受关注。石墨烯及其相关材料，如还原氧化石墨烯（RGO），因其独特的物理和化学性质，在众多领域展现出巨大的应用潜力。然而，目前对于 RGO 材料的研究仍存在诸多问题。一方面，传统的石墨基 RGO 材料生产受到石墨资源成本和可用性的限制；另一方面，煤作为一种储量丰富且成本低廉的碳源，虽有望替代石墨制备 RGO 材料，但煤基 RGO 的研究存在诸多知识空白，例如缺乏明确的理化特性指标和质量标准，与石墨基 RGO 的对比研究不足，煤前驱体和还原温度对煤基 RGO 特性的影响尚不明确等。为了解决这些问题，推动碳纳米材料的发展，国外研究人员开展了一项关于煤基和石墨基 RGO 材料的对比研究，该研究成果发表在《Carbon Trends》上。
研究人员为了深入探究煤基和石墨基 RGO 材料的差异，采用了多种关键技术方法。在材料制备方面，从无烟煤、烟煤和次烟煤制备煤基氧化石墨烯（GO），并与购买的石墨基 GO 一起，通过在 170 - 2800°C 的温度范围内进行热还原，得到一系列 RGO 样品。在材料表征方面，运用热重分析（TGA）、拉曼光谱、X 射线光电子能谱（XPS）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X 射线衍射（XRD）以及扫描电子显微镜（SEM）等技术，对样品的重量变化、化学组成、结构和形貌等进行全面分析。
研究结果主要体现在以下几个方面：
- RGO 产率受温度的影响：石墨基 GO 样品在 170 - 200°C 时失重率较高，主要是表面氧基团分解；煤基样品在该温度区间失重约 3 - 5% ，且在 200 - 650°C 以相对恒定的速率失重。1500°C 时，石墨基和煤基 RGO 样品剩余重量百分比相似；2000°C 时，所有样品均有少量失重；2400°C 时，石墨基和次烟煤基 RGO 样品失重较高，无烟煤和烟煤基 RGO 样品失重较小；2800°C 时，所有样品失重均小于 1% 。
- 化学特性：通过 XPS 分析可知，随着还原温度升高，所有样品的氧含量降低，碳含量增加。1000 - 2800°C 时，石墨基和煤基 RGO 样品的表面组成更为相似，1500°C 及以上制备的样品碳含量达到约 97% 或更高。FTIR 分析显示，170 - 600°C 样品表面氧官能团峰强度大幅降低或消失，1000°C 及更高温度时，所有检测到的官能团峰几乎消失，但 XPS 检测到 1000°C 样品中存在的残余稳定 C - O 键，FTIR 未检测到。拉曼光谱表明，170 - 1000°C 所有样品的 D 和 G 带相似，1500 - 2800°C 煤基和石墨基 RGO 样品出现相似的 D、G 和 2D 带，且 2000 - 2800°C 时，石墨基和无烟煤基样品的 2D 带更尖锐。同时，ID/IG比值随温度升高总体呈下降趋势，I2D/IG比值表明 2000 - 2800°C 制备的 RGO 样品存在多层石墨烯或石墨结构。
- 物理特性：RGO 样品的表面积在 170 - 1000°C 时增加，1000°C 时达到约 750 - 1000m2/g，之后因高温导致多孔结构坍塌，表面积下降两个数量级。XRD 分析显示，高温制备的样品石墨峰更尖锐，无烟煤和石墨基样品在 2400 - 2800°C 具有合成石墨的特征。SEM 观察到，石墨基和无烟煤基 RGO 样品在热还原后结构相似，而烟煤和次烟煤基 RGO 样品在 170 - 1000°C 孔隙结构增加，2800°C 时结构坍塌且孔隙减少。
研究结论表明，不同温度的热还原对 RGO 产品的产率和性能有显著影响。在煤基 RGO 材料中，无烟煤制备的样品在理化特性上与石墨基材料更为相似。这项研究填补了煤基 RGO 材料研究的部分空白，为进一步开发和应用煤基 RGO 材料提供了重要的理论依据。它有助于科研人员更深入地理解煤基和石墨基 RGO 材料的特性差异，为根据不同应用需求选择合适的材料提供参考，推动碳纳米材料在复合材料、电子、催化、吸附、生物传感、生物医学设备、水净化和储能系统等领域的发展。
