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技術知識

石墨烯制備的常用的分散方法

文章出處:本站 作者:Lawson(洛尚中國) 人氣: 62 發表時間:2019/4/30 11:39:31

1.微機械剝離法

用膠帶直接將石墨烯薄片從較大的晶體上剝離下來,不斷重復這個過程。

使用一種材料與膨化或引入缺陷的熱解石墨進行摩擦,體相石墨的表面會產生絮片狀的晶體,絮片狀晶體中含有單層石墨烯。

缺點:石墨烯產量低,面積小,難以精確控制尺寸,效率低,不能大規模制備。

2.化學氣相沉積法

將一種或多種含碳的氣態物質(通常為低碳的有機物氣體)通入到真空反應器中,通過高溫使含碳的氣體分解碳化(通常為低碳的有機物氣體),在基底表面生長出一種碳單質的過程。

缺點:石墨烯的六角蜂窩狀晶體結構,無法完全石墨化,品質不如微機剝離法的好,高昂的成本及苛刻的設備要求都限制了其規模化制備石墨烯,還需要加入催化劑降低了石墨烯純度。

3.晶體外延取向生長法

一種是通過加熱單晶 6H-SiC 脫除 Si,從而在 SiC 晶體表面外延生長石墨烯。石墨烯和 Si 層接觸,這種石墨烯的導電性受到基底影響;另一種是利用金屬單晶中的微量碳成分,通過在超高真空下高溫退火,金屬內碳元素在金屬單晶表面析出石墨烯。

缺點:石墨烯薄膜厚度不均勻,難以控制,生成的石墨烯緊緊地黏貼在基底上難以剝離,會影響石墨烯的特性。同時需在超真空及高溫條件下生長,條件極為苛刻,設備要求高,無法實現大規模、可控制備石墨烯。

4.氧化石墨還原法

氧化石墨烯一般由石墨經強酸氧化而得。主要有三種制備氧化石墨的方法:Brodie法,Staudenmaier法和Hummers法,其中Hummers法石墨烯分散需加入超聲波輔助。

特點:Hummers法石墨烯分散:方法簡單,耗時較短,處理量大,安全無污染,是目前最常用的一種。

5.超聲輔助法

超聲波石墨烯分散系統采用超聲波輔助Hummers法制備氧化石墨烯,是以液體為媒介,在液體中加入高頻率超聲波振動。由于超聲是機械波,不被分子吸收,在傳播過程中引起分子的振動運動。空化效應下,即高溫、高壓、微射流、強烈振動等附加效應下分子間的距離因振動增加其平均距離,最終導致分子破碎。能更有效地提高氧化石墨層間距,且隨著超聲波功率的提高,所得到的氧化石墨的層間距呈擴大趨勢。

超聲波瞬間釋放的壓力破壞了石墨烯層與層之間的范德華力,使得石墨烯更加不容易團聚在一起。層間距較大的氧化石墨不僅有利于其他分子、原子等插入層間形成氧化石墨插層復合材料,而且易于被剝離成單層氧化石墨,為進一步制備單層石墨烯打下基礎。


石墨烯.jpg


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