Wie man Graphenprodukte bekommt

Graphitinterpolationsmethode

Das Verfahren verwendet Graphit im natürlichen Maßstab als Rohmaterial, Alkalimetallelement als Zwischenschichtmittel und die Graphit-Zwischenschichtverbindung wird durch Mischen des Zwischenschichtmittels mit Graphit erhalten. Die Graphit-Zwischenschichtverbindung beschleunigt den Graphit-Strippprozess unter zwei Gesichtspunkten. Erstens vergrößert das Einfügen der Zwischenschicht den Zwischenschichtabstand des Graphits und schwächt die Van-der-Waals-Kraft zwischen den Graphitschichten. Zweitens wird nach dem Einfügen von Alkalimetallen wie Lithium, Kalium und Cäsium ein Elektron in das Shimojingge eingegeben, so dass die Kristalloberfläche negativ geladen wird, was zu einer elektrostatischen Abstoßung führt, wodurch der Graphitkristall zum Abstreifen neigt. Schließlich werden Graphen-Tabletten durch Ultraschall und Zentrifugation erhalten.

Die nach diesem Verfahren hergestellten Graphen-Tabletten sind jedoch mehrschichtig (> 10 Schichten) mit einer Dicke von mehr als einigen zehn Nanometern, und die Zugabe von interkalierten Materialien zerstört die SP2-Hybridstruktur von Graphen, wodurch Graphen physikalisch und chemisch hergestellt wird. Eigenschaften sind betroffen.

Lösungsentfernungsmethode

Das Lösungsmittel-Strippverfahren besteht darin, Graphit in dem Lösungsmittel zu dispergieren, um eine niedrige Konzentration an Dispersionsflüssigkeit zu bilden, Ultraschall oder Hochgeschwindigkeitsscherung zu verwenden, um die Van-der-Waals-Kraft zwischen den Graphitschichten zu schwächen, das Lösungsmittel zwischen die Graphitschichten einzuführen und es abzuziehen Schicht für Schicht zur Herstellung von Graphen. Im Jahr 2014 haben Paton et al. Der erste dispergierte Graphit in N-Methylpyrrolidon (NMP) -Lösungsmitteln verwendete eine einfache Hochgeschwindigkeitsscherung, um ein schnelles und effizientes Abstreifen von Graphit zu erreichen, erhielt eine kleine Schicht einer graphenstabilen Dispersion und schlug einen effektiven Weg vor, um eine Graphenproduktion in großem Maßstab zu erreichen.

Das Flüssigphasen-Strippverfahren kann hochwertiges Graphen erzeugen. Der gesamte Flüssigphasen-Strippprozess führt nicht zu chemischen Reaktionen, wodurch strukturelle Defekte auf der Oberfläche von Graphen vermieden werden, wodurch hochwertiges Graphen für die Anwendung von elektronischen Hochleistungsgeräten bereitgestellt wird. Der Hauptnachteil besteht darin, dass die Ausbeute sehr gering ist und sich nicht für die Produktion in großem Maßstab und für kommerzielle Anwendungen eignet.

CVD-Methode (Chemical Vapour Deposition)

Dieses Verfahren ist das Hauptverfahren zur Herstellung von Halbleitermembranmaterialien in großem Maßstab in der Industrie durch chemische Reaktion des Reaktionsmaterials bei einer höheren Temperatur und Tempern, um festes Material zu bilden, das auf der Oberfläche der Metallmatrix abgeschieden ist. Die Herstellung von Graphen durch das CVD-Verfahren wird auf hohe Temperatur erhitzt, das Gas wird in Kohlenstoffatome und Wasserstoffatome zersetzt, und die Kohlenstoffatome werden auf der Basisoberfläche abgeschieden, um durch Tempern Graphen zu bilden, und die Metallbasis wird schließlich durch chemische Korrosion entfernt . Im Jahr 2009 haben Hong et al. Auf der Nickelschicht wurde erstmals Graphen mit einer Dicke von 6 bis 10 Atomschichten nach der CVD-Methode abgeschieden. Im Jahr 2013 haben Bharathi et al. hergestelltes großformatiges monokristallines Graphen mit einem Durchmesser von etwa 1 cm durch CVD-Verfahren.

Das CVD-Verfahren gilt als das vielversprechendste Verfahren zur Herstellung von hochwertigem, großflächigem Graphen und ist das vielversprechendste industrielle Verfahren zur Herstellung von Graphenmembranen. Dieses Verfahren ist jedoch nicht zur Herstellung von Graphen-Makropulvern in großem Maßstab geeignet, was seine Anwendung einschränkt. Darüber hinaus ist die Trennung von Graphen vom Substrat ein Verfahren zur chemischen Korrosion von Metallen, das eine große Menge Säure erfordert, was eine enorme Umweltverschmutzung verursacht und gleichzeitig die Kosten hoch hält. Daher ist das Hauptproblem, wie das vollständige Graphen aus dem Substrat erhalten werden kann.

Oxidations- und Reduktionsmethode

Die Redox-Methode kann in drei Schritten vereinfacht werden: "Oxidieren, Strippen, Reduzieren". Insbesondere wird der Graphit zuerst mit einem starken Oxidationsmittel oxidiert, um hydrophile Hydroxylgruppen, Epoxygruppen und Carboxylgruppen auf der Oberfläche des Graphits zu bilden. Sauerstoffgruppen, Dieser Prozess erhöht den Schichtabstand von Graphit von ursprünglich 0,34 nm auf 0,8 nm. Die Erweiterung des Zwischenschichtabstands kann die Van-der-Waals-Anziehungskraft zwischen den Schichten wirksam schwächen und ist leicht abzuziehen. Dann wurde das Graphitoxid durch Ultraschallverfahren abgestreift. Ultraschallstrahlung in der Graphitoxidsuspension erzeugte eine große Anzahl winziger Blasen in der Flüssigkeit. Diese Blasen bildeten sich und wuchsen im Unterdruckbereich der Ultraschalllängsausbreitung und im Überdruckbereich. Schnell schließen Bei diesem als "Kavitation" -Effekt bekannten Prozess kann der Blasenschluss einen momentanen Hochdruck von mehr als 1,0 × 108 Pa bilden, und der kontinuierlich erzeugte Hochdruck ist wie eine Reihe kleiner "Explosionen", die kontinuierlich auf Graphitoxide einwirken . Die Graphitoxidschicht wird schnell abgezogen, um eine einzelne Schicht Graphenoxid zu ergeben; Schließlich wird Graphenoxid bei hohen Temperaturen oder in einer reduzierenden Lösung reduziert, und sauerstoffhaltige Gruppen wie Hydroxylgruppen, Epoxide und Carboxylgruppen auf der Oberfläche von Graphenoxid werden durch Reduktion entfernt, um die perfekte zweidimensionale SP2-Hybridstruktur von Graphen wiederherzustellen . Graphenprodukte.

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