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Visão geral da preparação do grafeno

Atualmente, existem muitos métodos para a preparação de grafeno. Este artigo é dividido em métodos físicos e químicos.

1 método físico para a preparação de grafeno

O método físico é geralmente baseado em grafite barata ou grafite expandida como matéria-prima, por meio de remoção mecânica, epífise de orientação, método de remoção direta de líquido ou gás para preparar grafeno de uma ou várias camadas. Estes métodos são fáceis de obter matérias-primas, a operação é relativamente simples, grafeno sintético de alta pureza, menos defeitos.

1.1 Método de remoção mecânica

A remoção mecânica ou micromecanização é uma das formas mais simples de descascar diretamente uma folha de grafeno de um cristal maior. Novoselovt et al. Sucedido em descascar e observar o grafeno monocamada a partir de grafite pirolítica altamente orientada com um método de extração micromecanizado muito simples em 2004, demonstrando a presença independente de grafeno monocamada. O processo específico é o seguinte: primeiro uso de plasma de oxigênio na corrosão de íons de superfície de grafite pirolítica altamente orientada de 1 mm de espessura, quando a superfície de gravação de 20 μm de largura e 2 μm de profundidade, com fotorresis, será colada ao substrato de vidro, e, em seguida, a fita de rasgar é removida repetidamente com uma fita transparente e, em seguida, o excesso de grafite pirolítica altamente orientada é removido e o substrato de vidro com as microcápsulas é colocado na solução de acetona para ultra-som e, finalmente, a bolacha de silício monocristalino no solvente de acetona, O uso da força van der Waals ou força capilar será uma única camada de grafeno "remover".

No entanto, esse método tem algumas desvantagens, como o tamanho do produto obtido não é fácil de controlar, não pode preparar de forma confiável um grafeno suficientemente longo e, portanto, não pode atender às necessidades industriais.

1,2 método de orientação epífita - crescimento de cristais

Peter W.Sutter et al. Usou rutênio de metal raro como a matriz de crescimento, usando a estrutura atômica da matriz "espécies" de grafeno. Os átomos de C são primeiro infiltrados em rutênio a 1150 ° C e depois arrefeceu-se para 850 ° C. Antes da absorção da grande quantidade de átomos de carbono, eles flutuam na superfície do rutênio, formando uma "ilha" de átomo de carbono monolítico na superfície do substrato, a Ilha "cresceu gradualmente, acabou por se transformar em uma camada de grafeno completo. Após a primeira taxa de cobertura de camada de 80%, a segunda camada começou a crescer, o fundo do grafeno e a matriz existe uma forte interação entre a segunda camada após a formação da camada anterior e o substrato é quase completamente separado, deixando apenas um acoplamento fraco. Assim, preparou-se uma folha de grafeno monolítico. No entanto, as folhas de grafeno produzidas por este método tendem a ser de espessura desigual e a A adesão entre grafeno e a matriz afeta as propriedades dos flocos de grafeno preparados.

1.3 Método de remoção direta de fase líquida e fase gasosa

A fase líquida e o método de remoção direta gasosa referem-se à liberação direta de grafite ou grafite expandida (EG) (geralmente por elevação de temperatura rápida para 1000 ° C acima da superfície de grupos contendo oxigênio removidos para obter) adicionados a um solvente orgânico ou água, com ultra-som, aquecimento ou fluxo de ar para produzir uma certa concentração de solução de grafeno de uma ou várias camadas. Coleman et al. Grafite dispersa em N-metil-pirrolidona (NMP) da mesma maneira que o descamação em fase líquida de nanotubos de carbono. O rendimento de grafeno monocamada foi 1% após 1 hora de ultra-som e ultra-som prolongado (462 h). De modo que a concentração de grafeno até 1,2 mg / mL. Os resultados mostram que a interação entre o solvente e o grafeno pode equilibrar a energia necessária para retirar o grafeno quando o solvente coincide com a energia superficial do grafeno e a tensão superficial do grafeno pode ser de 40 ~ 50mJ / M2. O efeito da tiragem de folhas de grafite pode ser melhorado pelo impacto do fluxo de ar. Janowska et al. Usou grafite expandida como matéria-prima e irradiação de microondas para melhorar o rendimento total de grafeno (~ 8%) com amônia como solvente. Estudos aprofundados demonstraram que a amônia produzida pela decomposição do solvente a altas temperaturas pode penetrar na folha de grafite e descascar a grafite quando a pressão do ar excede um certo valor suficiente para superar a força da van der Waals entre as folhas de grafite.

Devido à grafite barata ou à grafite expandida como matéria-prima, o processo de preparação não envolve mudanças químicas. A preparação de grafeno por fase líquida ou método de remoção direta de fase gasosa tem as vantagens de baixo custo, operação simples e alta qualidade do produto, mas também há rendimento de grafeno monolítico Alto, aglomeração lamelar grave, precisa remover ainda mais o estabilizador e outros defeitos.


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