Die Methode, um Graphenprodukte zu erhalten

Graphit-Interkalation

Bei diesem Verfahren wurde natürlicher Flockengraphit als Rohmaterial und Alkalimetallelemente als Interkalationsmittel verwendet. Interlaminare Graphitverbindungen beschleunigen den Graphitstrippprozess unter zwei Gesichtspunkten. Erstens vergrößert das Interkalationsmittel den Abstand zwischen Graphitschichten und schwächt die Van-der-Waals-Kraft zwischen Graphitschichten. Zweitens wird nach dem Einbringen von Lithium, Kalium, Cäsium und anderen Alkalimetallen ein Elektron in das Graphitgitter eingegeben, so dass die Kristalloberfläche negativ geladen wird, wodurch eine elektrostatische Abstoßung erzeugt wird und der Graphitkristall zum Ablösen neigt. Schließlich wurden Graphenschichten durch Ultraschall und Zentrifugation erhalten.

Die nach diesem Verfahren hergestellten Graphenschichten sind jedoch mehrschichtig (> 10 Schichten) mit einer Dicke von mehr als Dutzenden von Nanometern, und die Zugabe von interkalierten Materialien zerstört die sp2-Hybridstruktur von Graphen und beeinflusst somit die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Graphen.

Lösungsentfernung

Das Lösungsmittel-Strippverfahren besteht darin, den Graphit in dem Lösungsmittel zu dispergieren, um eine Dispersionslösung mit niedriger Konzentration zu bilden, Ultraschall oder Hochgeschwindigkeitsschereffekt zu verwenden, um die Van-der-Waals-Kraft zwischen den Graphitschichten zu schwächen, das Lösungsmittel zwischen die Graphitschichten einzuführen und die Schicht abzuziehen nach Schicht und Graphen vorbereiten. Im Jahr 2014 haben Paton et al. Zuerst dispergierte Graphit in einem Lösungsmittel aus n-Methylpyrrolidon (NMP) und verwendete eine einfache Hochgeschwindigkeitsscherung, um ein schnelles und effizientes Abstreifen von Graphit zu erzielen, um einige Schichten einer graphenstabilen Dispersionslösung zu erhalten, und schlug einen effektiven Weg vor, um eine großtechnische zu realisieren Herstellung von Graphen.

Hochwertiges Graphen kann durch Flüssigphasen-Strippverfahren hergestellt werden. Während des gesamten Flüssigphasen-Strippprozesses wird keine chemische Reaktion eingeleitet, wodurch die Einführung von Strukturdefekten auf der Oberfläche von Graphen vermieden wird, wodurch hochwertiges Graphen für die Anwendung von elektronischen Hochleistungsgeräten bereitgestellt wird. Der Hauptnachteil besteht darin, dass die Ausbeute sehr gering ist und nicht für die Massenproduktion und kommerzielle Anwendungen geeignet ist.

Chemische Gasphasenabscheidung (CVD)

Dieses Verfahren ist das Hauptverfahren zur Herstellung von Halbleiterfilmmaterialien in großem Maßstab in der Industrie durch chemische Reaktion von Reaktionsmaterialien in gasförmigem Zustand bei hoher Temperatur und Abscheidung von festem Material auf der Metallmatrixoberfläche nach dem Tempern. Die Herstellung von Graphen durch das CVD-Verfahren besteht darin, das Gas durch Erhitzen bei hoher Temperatur in Kohlenstoffatome und Wasserstoffatome zu zersetzen, und dann werden Kohlenstoffatome durch Tempern auf der Oberfläche des Substrats abgeschieden, um Graphen zu bilden. Schließlich wird das Metallsubstrat durch chemisches Ätzen entfernt. Im Jahr 2009 haben Hong et al. Abgeschiedenes Graphen mit einer Atomschichtdicke von 6 ~ 10 auf der Nickelschicht zum ersten Mal durch CVD-Verfahren. Im Jahr 2013 haben Bharathi et al. hergestelltes monokristallines Graphen mit einem Durchmesser von etwa 1 cm durch CVD-Verfahren.

Das CVD-Verfahren gilt als das vielversprechendste Verfahren zur Herstellung von hochwertigem und großflächigem Graphen und als das vielversprechendste industrielle Verfahren zur Herstellung von Graphenfilmen. Dieses Verfahren ist jedoch nicht zur Herstellung von makroskopischen Graphenpulvern in großem Maßstab geeignet, was seine Anwendung einschränkt. Darüber hinaus erfolgt die Trennung von Graphen vom Substrat durch die Methode der chemischen Korrosion von Metallen, die eine große Menge Säure erfordert und eine enorme Umweltverschmutzung verursacht, während die Kosten hoch gehalten werden. Daher ist das Hauptproblem bei diesem Verfahren, wie Graphen effizient und kostengünstig vom Substrat abgezogen werden kann, um ein vollständiges Graphen zu erhalten.

REDOX-Prozess

Das REDOX-Verfahren kann als "Oxidations-Stripping-Reduktion" in drei Schritten vereinfacht werden und ist spezifisch für die erste Verwendung eines starken Oxidationsmittels zur Behandlung der Graphitoxidation. Auf der Oberfläche des Graphitoxids bilden sich hydrophile Hydroxylgruppen, Epoxy- und Carboxylsauerstoff enthaltende Gruppen wie das Verfahren kann den Graphitschichtabstand von 0,34 nm auf 0,8 nm ausdehnen, der Abstand zwischen den Schichten kann die Zwischenschicht van der Waals attraktiv schwächen, attraktiv abziehen, leicht abziehen; Und dann erzeugt das Verfahren der Verwendung von Ultraschall-Stripping-Graphitoxid, Ultraschallstrahlung bei der Oxidation der Wechselwirkung der Graphitaufschlämmungsdichte, eine große Anzahl winziger Luftblasen in der Flüssigkeit, die Blasen im Unterdruck der Bildung, des Wachstums und des Wachstums des Ultraschall-Längsübertragungsbereichs In einem schnell geschlossenen Überdruckbereich, der in diesem Prozess als "Kavitationseffekt" bezeichnet wird, können die geschlossenen Blasen mehr als 1,0 x 108 pa momentanen Hochdruck bilden, wobei der Hochdruck kontinuierlich wie eine Reihe kleiner "explodierender" Stöße von Graphitoxid erzeugt wird Holen Sie sich Graphitoxid und entfernen Sie schnell das Monoschicht-Graphenoxid. Schließlich wurde go bei hoher Temperatur oder in einer reduzierenden Lösung reduziert, um sauerstoffhaltige Gruppen wie Hydroxylgruppen, Epoxygruppen und Carboxylgruppen auf der Oberfläche von go zu entfernen und die perfekte zweidimensionale sp2-Hybridstruktur von Graphen wiederherzustellen, um Graphenprodukte zu erhalten .

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