Warum dispergiert nach verschiedenen Methoden hergestelltes Graphen?

Die Dicke des zweidimensionalen Materials Graphen beträgt nur wenige Nanometer, wobei die Adsorptionsleistung zwischen Nanomaterialpartikeln hochfest ist, so dass es schwierig ist, sich vollständig auszubreiten, und aufgrund der inhärenten hydrophoben reinen Kohlenstoffmaterialien ist Graphen nicht in der Lage, vollständig in anderen Materialien zu dispergieren, was die Materialleistung des Spiels stark einschränkt, so dass die Verbreitung zu einem Engpass bei Graphenanwendungen wird.

Graphen hat ausgezeichnete Mechanik, Elektrizität, Magnetismus, thermische und optische Eigenschaften, seine Struktur des hexagonalen Kohlenstoffrings in der Ebene unendlich erstreckt sich, die Kohlenstoff-sp2-Hybridisierungsbildung der hexagonalen Kohlenstoffringebenenrichtung hat stabile mechanische Eigenschaften und elektrische Eigenschaften, die Stärke des Graphens kann Die bis zu 100-fache Festigkeit von Stahl und Härte kann mit dem Diamanten vergleichbar sein. Elektronenmobilität der Graphenoberfläche 2 x 105 cm2 / s. (V) ist weit höher als die Leitfähigkeit von Kupfer. Diese hervorragenden Leistungen lassen Graphen werden, nachdem 1991 festgestellt wurde, dass die Kohlenstoffnanoröhren mehr Perspektiven für Kohlenstoffmaterialien bieten.

Basierend auf den vielen Vorteilen von Graphen, mit denen andere Materialien verbessert werden können? Durch die Zugabe des Graphen-Verbundmaterials, das aus der mechanischen und elektrischen Leistung besteht, wird in vielen Studien die Leistung erheblich verbessert. Die Dicke des zweidimensionalen Materials Graphen beträgt jedoch nur wenige Nanometer, wobei die Adsorptionsleistung zwischen Nanomaterialpartikeln hochfest ist, so dass es schwierig ist, sich vollständig auszubreiten, und aufgrund des in den hydrophoben reinen Kohlenstoffmaterialien enthaltenen Graphens ist nicht in der Lage, vollständig in anderen Materialien zu dispergieren, was die Materialleistung des Spiels stark einschränkt, so dass die Verbreitung zu einem Engpass bei Graphenanwendungen wird.

1, der Einfluss der Herstellungsverfahren der Graphenwasserdispersion

Das mechanische Strippverfahren, Wasserdispergierbarkeit von Graphen

Graphen hat viele Arten von Herstellungsverfahren, und das Prinzip verschiedener Verfahren ist sehr unterschiedlich, von Graphen-Dispersion gibt es auch Leistungsunterschiede. Das mechanische Abisolierverfahren wurde ursprünglich zu Graphen gemacht, das Verfahren zur minimalen Beschädigung der Struktur selbst, das Verfahren zur vollständigen Struktur von Graphenmaterialien, weniger Defekte. Die hydrophile Gruppe der Graphenoberfläche ist jedoch wenig vorhanden, wodurch die Wasserdispersionseigenschaften schlecht sind. Darüber hinaus kann das mechanische Abstreifverfahren keine Volumenproduktion von Graphen realisieren, die nicht in der tatsächlichen Produktion angewendet werden kann. Daher wird dieses Verfahren neben einigen mikroskopischen Untersuchungen von Graphen im Allgemeinen nicht angewendet.

Erweiterung des Rechtssystems Wasserdispersion von Graphen

Rohstoffe mehr als das Verfahren des expandierten Graphits, expandierter Graphit hat eine relativ lockere Struktur zwischen den Schichten, mittels Ultraschall oder Hochgeschwindigkeitsschermethode, macht das Dispergieren in dem expandierten Graphit unter Verwendung eines Lösungsmittels zwischen Schicht und Schicht und dann unter dem Durch die elektrostatische Abstoßung von Ultraschall und Dispergiermittel überwindet der expandierte Graphit die Van-der-Waals-Kraft zwischen den Schichten, so dass die Trennschicht und die Schicht und schließlich einzelne oder weniger Schichten der Graphenlösung erhalten werden. PatonKR et al. Haben unter Verwendung des ähnlichen Prinzips die Herstellung der NMP-dispergierten Graphenlösung und durch die Röntgenspektren und Raman-Spektren, die nach der Methode von Graphen hergestellt wurden, die Vorteile eines geringeren Defekts.

XiumeiGeng, YufenGuo usw. verwenden H2O2 als Medium unter der Katalyse von FeCl3 mit Graphen-Dispersion durch SEM-, TEM- und AFM-Charakterisierung. Graphen hat diese Art von Methode, die Dicke ist gering, die Eigenschaften der planaren Fläche sind groß , stabil und leicht im Wasser.

Chemische Gasphasenabscheidung der Wasserdispersion von Graphen

Die chemische Gasphasenabscheidung (CVD) basiert auf Gas-, Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen mit hoher Temperatur und verringert dann die Temperatur der auf dem Metall abgelagerten gasförmigen Atome, die aus Graphen gewachsen sind. Diese Methode war weit verbreitet in der Menge an Kohlenstoffnanoröhren während der Anwendung. Graphen ist von hoher Qualität, das Verfahren jedoch im Vergleich zu der Graphen-Dispersion, die direkt in wässriger Lösung erhalten wird, seine einzigartige Art der Herstellung der Wasserdispersion ist relativ gering, so dass die Herstellung von Graphen-CVD-Verfahren, wie die Notwendigkeit, in Lösung zu verwenden muss es sich wieder darum kümmern.

REDOX legale Wasserdispersion von Graphen

Das Prinzip der Oxidationsreduktionsherstellung von Graphen zur Verwendung von konzentrierter Schwefelsäure, Salpetersäure oder anderen Oxidationsmitteln bei der Graphitoxidationsbehandlung, kombiniert mit Ultraschallbehandlung, um den Abstand zwischen den Graphitschichten, also isolierten Graphenschichten, zu vergrößern, erhält Graphenoxid, Schließlich wird durch die Hintertür des Reduktionsmittels eine Graphenoxidreduktion gebildet, wobei eine Reduktion des Graphenoxids gebildet wird. Aber der Oxidationsgrad wird nicht nur die Struktur von Graphen, den Kohlenstoffring bei vielen Defekten erheblich schädigen, sondern auch viele - COOH, wodurch diese Defekte entstehen - OH-hydrophile Gruppe usw. Graphen hat zwei Seiten, die Methode, die verursachten Defekte durch Oxidation ist die Qualität von Graphen nicht hoch; Raum, andererseits Defekte mit hydrophiler Gruppe, wenn sie nicht vollständig wiederhergestellt werden können, wird bei der Reduktion dieses Verfahrens die Wasserdispersion von Graphen anderen Verfahren überlegen sein. Die Herstellungsmethode ist einfach, die Massenproduktion zu realisieren, muss jedoch die Wasserdispersionsleistung und die Qualität von Graphen abwägen, bevor Sie sich entscheiden.

2 den Einfluss der Art des Dispergiermittels auf die Graphen-Dispersion

Der Einfluss des ionischen Tensids auf die Graphen-Dispersion

Das Tensid kann in ionische und nichtionische unterteilt werden, und ionische Tenside sind am häufigsten. DasS WajidAS usw. Die Studie über das anionische Tensid Natriumdodecylbenzolsulfonat (SDBS) in Lösung des Graphen-Dispersionseffekts ergab das ideale Ergebnis. Das anionische Tensid in der Elektrolytlösung weist jedoch instabile Fehler auf. Fernandez - MerinoMJ ParedesJI untersucht, wie verschiedene ionische Tenside und nichtionische Tenside in saurer Lösung und alkalischer Lösung und Dispergiereigenschaften, die Ergebnisse zeigen, dass das nichtionische Tensid auf der sauren Alkalilösung nicht sehr empfindlich ist, wie der Dispersionseffekt von Brij700 fast nicht ändern, und im Fall einer hohen Dosierung von Dispergiermitteln ist der Unterschied geringer. Ionisches Tensid zeigte andererseits die Eigenschaften eines säureempfindlichen, viele gestreuten guten Effekts des Dispergiermittels in alkalischer Lösung, fast keinen Dispersionseffekt in der sauren Umgebung, der typische Vertreter hat 1 - Pyrenbuttersäure, Natriumdesoxycholsäure und SDBS, usw. Diese Ergebnisse legen nahe, dass bei der tatsächlichen Herstellung von Graphen-Verbundwerkstoffen die Auswahl von Dispergiermitteln und die Lösung von Säure- und Alkaligeschlecht sehr groß ist.

Nichtionische Tensideffekte auf die Graphen-Dispersion

PVP ist eine Art Polymer, ist auch eine Art nichtionisches oberflächenaktives Mittel, PVP als Graphen-Dispersion hat eine sehr gute Wirkung. WajidAS et al. Und Wei pro Kopf untersuchten den Dispergiermitteldispersionseffekt von Graphen. Untersuchungen zeigen, dass, wenn die diversifizierbare PVP-Lösung für 10 mg / ml die maximale Graphenkonzentration erreicht, die Bildung auf der Oberfläche dieser Art von Dispergiermittel an der Graphenschicht adsorbiert werden kann, um den Kontakt zwischen Graphen-Wiedervereinigung und WajidAS zu verhindern und andere untersuchten auch diese Art von Dispergiermittel von Graphen in organischen Lösungsmitteln wie DMF, NMP, Ethanol und Dispergiereffekt. Die Ergebnisse zeigten, dass PVP bei der hohen Temperatur von etwa 100 ° C und den Bedingungen eines niedrigen pH-Werts von etwa 2 Graphenlösung ergeben kann stabil im Vergleich zu anderen Tensiden für das Tensid hat offensichtliche Vorteile, und weitere Studien das durchschnittliche Molekulargewicht beträgt 10000400 00110 00110 nach PVP-Dispersionseffekt, je kleiner die relative Molekularmasse ist, die durch PVP mit Dispersionseffekt erhalten wird, ist besser.

3, Zusammenfassung

Studien zur Graphen-Dispersion im Wasser-Verfahren haben bisher gewisse Fortschritte erzielt, jedes Verfahren hat seine eigenen Vor- und Nachteile, keine Defekte in der Graphen-Dispersion im Wasser sind schwer umzusetzen, und wenn durch bestimmte Verfahren, wie Oxidation oder Oberflächenmodifikation führt einige mehr oder weniger Defekte oder andere funktionelle Gruppen ein. Darüber hinaus beeinflusst das auf der Oberfläche von Graphen adsorbierte Dispergiermittel auch die Arbeitsleistung des Spiels, wie z. B. die Verringerung seiner ursprünglichen elektrischen Leitfähigkeit usw. Am Ende ist der größte Teil der Graphen-Dispersion in einer Wassermenge unter 10 mg / ml das Präparat von hoher Konzentration an Graphenlösung ist immer noch sehr schwierig, hoffe, dass mit der Vertiefung der Forschung eine sehr gute Lösung für diese Probleme erhalten werden kann.

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