Способ получения графеновых изделий

Прослои графита

В этом методе в качестве сырья использовался природный чешуйчатый графит, а в качестве интеркалирующего агента - элементы щелочных металлов. Графитовые межслойные соединения ускоряют процесс удаления графита с двух сторон. Во-первых, интеркалирующий агент увеличивает расстояние между слоями графита и ослабляет силу Ван-дер-Ваальса между слоями графита. Во-вторых, после введения лития, калия, цезия и других щелочных металлов в решетку графита вводится электрон, так что поверхность кристалла заряжается отрицательно, вызывая электростатическое отталкивание, что делает кристалл графита склонным к отслаиванию. Наконец, листы графена были получены с помощью ультразвука и центрифугирования.

Однако листы графена, полученные этим методом, являются многослойными (> 10 слоев) и имеют толщину более десятков нанометров, и добавление интеркалированных материалов разрушит sp2-гибридную структуру графена, что повлияет на его физические и химические свойства. графена.

Удаление раствора

Метод удаления растворителя заключается в диспергировании графита в растворителе с образованием раствора дисперсии с низкой концентрацией, использовании ультразвука или высокоскоростного эффекта сдвига для ослабления силы Ван-дер-Ваальса между слоями графита, введения растворителя между слоями графита, отслаивания слоя слоем и приготовьте графен. В 2014 году Патон и др. впервые диспергировал графит в растворителе н-метилпирролидон (NMP) и использовал простой высокоскоростной сдвиг для реализации быстрого и эффективного удаления графита для получения нескольких слоев раствора стабильной дисперсии графена и предложил эффективный способ реализации крупномасштабных производство графена.

Графен высокого качества может быть получен методом жидкофазной отгонки. Никакая химическая реакция не вводится во всем процессе жидкофазной очистки, что позволяет избежать появления структурных дефектов на поверхности графена, что обеспечивает высококачественный графен для применения в высокопроизводительных электронных устройствах. Основным недостатком является то, что выход очень низкий и не подходит для массового производства и коммерческого применения.

Метод химического осаждения из паровой фазы (CVD)

Этот метод является основным методом получения полупроводниковых пленочных материалов в промышленных масштабах путем химической реакции реакционных материалов в газообразном состоянии при высокой температуре и осаждения твердого материала на поверхность металлической матрицы после отжига. Получение графена методом CVD заключается в разложении газа на атомы углерода и атомы водорода путем высокотемпературного нагрева, а затем атомы углерода осаждаются на поверхности подложки путем отжига с образованием графена. Наконец, металлическая подложка удаляется химическим травлением. В 2009 году Hong et al. нанесен графен толщиной 6 ~ 10 атомных слоев на слой никеля методом CVD. В 2013 году Bharathi et al. Получил монокристаллический графен диаметром около 1 см методом CVD.

Метод химического осаждения из паровой фазы считается наиболее перспективным методом получения высококачественного графена большой площади и наиболее перспективным промышленным методом получения графеновой пленки. Однако этот метод не подходит для приготовления крупномасштабных макроскопических порошков графена, что ограничивает его применение. Кроме того, отделение графена от подложки происходит с помощью метода химической коррозии металлов, который требует большого количества кислоты и вызывает огромное загрязнение окружающей среды, сохраняя при этом высокую стоимость. Следовательно, как эффективно и дешево отделить графен от подложки для получения полного графена - основная проблема, стоящая перед этим методом.

РЕДОКС процесс

Процесс REDOX может быть упрощен как три этапа «окислительная очистка - восстановление» и предназначен для первого использования сильного окислителя для окислительной обработки графита, на поверхности оксида графита образуются гидрофильные гидроксильные группы, эпоксидные и карбоксильные кислородсодержащие группы, такие как процесс может увеличить расстояние между слоями графита от 0,34 нм до 0,8 нм, расстояние между слоями может эффективно ослабить межслойную ван-дер-ваальсовую привлекательность, легко отслаивается; А затем метод использования ультразвуковой зачистки оксида графита, ультразвукового излучения в окислении взаимодействия плотности графитовой суспензии, производит большое количество крошечных пузырьков воздуха в жидкости, пузырьки в отрицательном давлении образования, роста и роста ультразвуковой зоны продольной передачи и в области положительного давления, быстро закрывающейся, называемой «эффектом кавитации» в этом процессе, закрытые пузырьки могут образовывать более 1,0 x 108 Па мгновенного высокого давления, высокое давление создается непрерывно, как серия небольших «взрывов», постоянно воздействующих на оксид графита , получить оксид графита и быстро удалить однослойный оксид графена; Наконец, go восстанавливали при высокой температуре или в восстанавливающем растворе для удаления кислородсодержащих групп, таких как гидроксильные группы, эпоксидные группы и карбоксильные группы, на поверхности go и восстановления идеальной двумерной гибридной sp2-структуры графена для получения графеновых продуктов. .

Страница содержит содержимое машинного перевода.