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石墨烯材料有哪些制備方法呢?

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:4934次  |  2018年08月19日  

常見的石墨烯材料制備方法包括但不僅限于下列方法:

1、機(jī)械剝離法mechanicalexfoliation

通過施加物理機(jī)械力(如摩擦力、拉力等)將石墨晶體解理制備石墨烯材料的方法。

機(jī)械剝離的石墨烯質(zhì)量很高,剝離出來的一般是幾百個(gè)納米、或者微米的石墨烯片層。但是這種方法存在一些缺點(diǎn)如所獲得的產(chǎn)物尺寸不易控制,無法可靠地制備出長(zhǎng)度足夠的石墨烯,一般用于石墨烯的性質(zhì)研究,產(chǎn)量非常非常低,轉(zhuǎn)移也很具有挑戰(zhàn),因此不能滿足工業(yè)化需求。

石墨烯制備方法

2、化學(xué)氣相沉積法chemicalvapordisposition

高溫下含碳原子氣體在襯底(如金屬或非金屬等)表面分解并沉積生成石墨烯材料的方法。

低壓化學(xué)氣相沉積法。低壓對(duì)設(shè)備的要求稍微高一些,可制備大面積的石墨烯薄膜,質(zhì)量沒有機(jī)械剝離的高,但與氧化法等制備的石墨烯比較而言質(zhì)量高很多。

常壓化學(xué)氣相沉積法。常壓比起低壓而言,對(duì)設(shè)備的要求低一些,可制備大面積的石墨烯薄膜,質(zhì)量較高。

3、氧化還原法oxidationreduction

通過先將石墨氧化成氧化石墨,然后將氧化石墨解理,進(jìn)而通過還原來制備石墨烯材料的方法。這種方法包括常用的Hummers法、Standenmaier法、Brodie法等。

氧化石墨還原法制備石墨烯是將石墨片分散在強(qiáng)氧化性混合酸中,例如濃硝酸和濃硫酸,然后加入高錳酸鉀或氯酸鉀強(qiáng)等氧化劑氧化得到氧化石墨(GO)水溶膠,再經(jīng)過超聲處理得到氧化石墨烯,最后通過還原得到石墨烯。這是目前最常用的制備石墨烯的方法。

這種方法環(huán)保、高效,成本較低,并且能大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。其缺陷在于強(qiáng)氧化劑會(huì)嚴(yán)重破壞石墨烯的電子結(jié)構(gòu)以及晶體的完整性,影響電子性質(zhì),因而在一定程度上限制了其在精密的微電子領(lǐng)域的應(yīng)用。

氧化還原法制備的石墨烯是粉末,石墨烯的缺陷較大,但是可以實(shí)現(xiàn)大量生產(chǎn)、大規(guī)模的應(yīng)用,并且易于和別的物質(zhì)復(fù)合,易于改性研究。

4、高溫裂解法hightemperaturepyrolysis

在高溫(借助催化劑或無催化劑)條件下,將含有碳元素的化合物(如碳化硅SiC等)通過熱裂解的方式生成石墨烯的方法。

5、插層剝離法intercalationexfoliation

將其他原子或分子(如溴Br2,氯化鐵FeCl3,有機(jī)分子等)插入到石墨層間,進(jìn)而將石墨解理制備石墨烯材料的方法。

6、液相剝離法liquidexfoliation

在溶劑(如NMP、DMF等)中或添加表面活性劑的水溶液中通過超聲直接將石墨解理制備石墨烯材料的方法。相對(duì)質(zhì)量較高,產(chǎn)量一般,為石墨烯粉末。

除了上述幾種方法外,還有其它的方法,主要有電弧放電法、石墨層間化學(xué)物途徑法。包括目前非常新穎的高溫淬火法與碳納米管剝開法等。

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