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石墨烯常用的分散剥离方法介绍

发表时间:2018-12-10 人气:294

一、石墨烯概述

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化轨道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一個碳原子厚度的二維材料。石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料,几乎完全透明,只吸收2.3%的光;导热系數高達5300W/m,高于碳纳米管和金刚石,常温下其电子迁移率超过15000cm2/Vs,又比纳米碳管或硅晶体高,而电阻率只约10-8Ω/m,比铜或银更低,为世上电阻率最小的材料。

二、石墨烯剥离方法

1.机械剥离法

在线式超高速高剪切均质机(包括上海欧河ODG系列超高速研磨剪切分散乳化机)剥离制备石墨烯是利用高速旋转产生的能量,使石墨材料受到强烈的机械及液力剪切、高速撞击剥离、离心挤压力、液层摩擦和气蚀等综合作用下,使石墨层与层之间产生晶面水平错位和滑移运动,进而将石墨快速剥离,经过高频的循环往复,最终得到稳定的石墨烯。而在分散制备的过程中,线速度和剪切力以及角向速度都是影响剥离结果的重要影响因素,ODG系列采用独特的研磨式工作剪切头(间歇可调),最高可达15000rpm的转速,以及50米/秒以上的线速度,是玻璃石墨烯的首选。

墨烯高速分散剪切剥离视频(分散过程中--粘度比较高)

2.化学气相沉积法(CVD)


3.氧化-还原法

氧化-还原法是指将天然石墨与强酸和强氧化性物质反应生成氧化石墨(GO),经过超声分散制备成氧化石墨烯,然后加入还原剂去除氧化石墨表面的含氧基团后得到石墨烯。氧化-还原法制备成本较低容易实现,成为生产石墨烯的最主流方法。但是该方法所产生的废液对环境污染比较严重,所制备的石墨烯一般都是多层石墨烯或者石墨微晶而非严格意义上的石墨烯,并且产品存在缺陷而导致石墨烯部分电学和力学性能损失。

4.溶剂剥离法

溶剂剥离法的原理是将少量的石墨分散于溶剂中形成低浓度的分散液,利用超声波的作用破坏石墨层间的范德华力,溶剂插入石墨层间,进行层层剥离而制备出石墨烯。此方法不会像氧化-还原法那样破坏石墨烯的结构,可以制备高质量的石墨烯。缺点是成本较高并且产率很低,工业化生产比较困难。当然,石墨烯的制备方法还有溶剂热法、高温还原、光照还原、外延晶体生长法、微波法、电弧法、电化学法等,这些方法都不及上述四种方法普遍。不要混淆!!!还原氧化石墨烯,即RGO。一般来说,氧化石墨烯是由石墨经强酸氧化,然后再经过化学还原或者热冲击还原得到。

以上就是为大家分享的内容,希望对大家有所帮助。

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