بازبینی تهیه گرافن

در حال حاضر روش های زیادی برای تهیه گرافن وجود دارد. این مقاله به روش های فیزیکی و شیمیایی تقسیم می شود.

1 روش فیزیکی برای تهیه گرافن

روش فیزیکی معمولا بر اساس گرافیت ارزان یا گرافیت گسترش یافته به عنوان مواد اولیه، از طریق سلب مکانیزه، اپیفایزیس جهت گیری، روش سلب کردن مستقیم مایع یا گاز برای تهیه گرافن تک یا چند لایه است. این روش ها آسان است برای به دست آوردن مواد خام، عملیات نسبتا ساده، خلوص بالا گرافین مصنوعی، نقص کم است.

1.1 روش مکانیکی سلب کردن

سیکلینگ مکانیکی یا میکروسکوپ یکی از سادهترین روشهایی است که به طور مستقیم یک ورقه گرافنی از یک کریستال بزرگتر پوست میپوشاند. Novoselovt و همکاران. در سال 2004، گرافن یکپارچه از گرافیت خالص پیرولیتیک بسیار متخلخل با استفاده از روش سلب کردن میکرو ماشینی بسیار ساده و انعطاف پذیری مشاهده شد و نشانگر حضور مستقل گرافن یکنواخت بود. فرایند خاصی به شرح زیر است: ابتدا از پلاسما اکسیژن در ایزوتوپ سطح یون گرافیت یونی پترولیتیک با ضخامت 1 میلیمتر استفاده کنید، زمانی که اچینگ پراش 20 میکرومتر و میکرو اسلات عمیق 2 میکرومتری، با عکسبرداری، آن را به بستر شیشه ای چسبانید، و پس از آن نوار نوار اشک آور بارگیری شده با نوار شفاف بارگیری می شود و پس از آن گرافیت بیش از حد گریپرولیتیک برداشته می شود و بستر شیشه ای با میکروکپسول ها در محلول استون برای اولتراسونیک قرار داده می شود و در نهایت پلیمر سیلیکون تک سدیمی به حلال استون استفاده از نیروی ون دوالس یا نیروی مویرگی یک لایه گرافن "حذف" خواهد بود.

با این حال، این روش دارای نقایصی مانند اندازه محصول به دست آمده کنترل آسان نیست، قابل اعتماد نیست گرافن به اندازه کافی آماده می شود و بنابراین نمی تواند نیازهای صنعتی را برآورده کند.

1.2 روشی epiphytic روش - رشد کریستال

پیتر وستر و همکاران استفاده از راتنیم فلز نادر به عنوان ماتریس رشد، با استفاده از ساختار اتمی "گونه" ماتریکس خارج از گرافن. اتم های C ابتدا در دمای 1150 درجه سانتیگراد نفوذ می کنند و سپس به 850 درجه سانتی گراد می رسند. قبل از اینکه مقدار زیادی اتم های کربن جذب شوند، آنها به سطح روتنیم شناور می شوند و یک جزء کربن یکپارچه را بر روی سطح تشکیل می دهند از زیر زمین، جزیره "به تدریج رشد می کند و در نهایت به یک لایه گرافن کامل تبدیل می شود. پس از اولین پوشش لایه 80٪، لایه دوم شروع به رشد می کند، در پایین گرافن و ماتریس، تعامل قوی بین لایه دوم پس از تشکیل لایه سابق و بستر تقریبا به طور کامل از هم جدا شده است، و تنها اتصال ضعیف را ترک می کند، بنابراین یک ورق گرافن یکپارچه تهیه شد. با این حال، صفحات گرافنی تولید شده توسط این روش تمایل به ضخامت ناهموار و چسبندگی بین گرافن و ماتریکس روی خواص دانه های گرافن آماده شده تاثیر می گذارد.

1.3 روش مایع فاز و گاز مستقیم فاضلاب

روش مایع فاز و سنتز مستقیم گاز به انتشار مستقیم گرافیت یا گرافیت گسترش یافته (EG) (معمولا با افزایش دمای سریع تا 1000 درجه سانتیگراد بالای سطح گروه های حاوی اکسیژن منتقل می شود) به یک حلال آلی یا آب اضافه می شود. با اولتراسوند، جریان گرما یا هوا برای تولید یک غلظت خاص از محلول گرافن تک یا چند لایه. کلمن و همکاران گرافیت پراکنده در N-methyl-pyrrolidone (NMP) به همان شیوه ای که لایه نازک کربن نانولوله های کربنی به صورت مایع فیزیکی است. عملکرد گرافن یکنواخت 1٪ پس از 1 ساعت اولتراسوند و سونوگرافی طولانی مدت (462 ساعت) به طوری که غلظت گرافن تا 1.2 میلی گرم / میلی لیتر. نتایج نشان می دهد که تعامل بین حلال و گرافن می تواند انرژی مورد نیاز برای خرد شدن گرافن را در زمانی که حلال با انرژی سطح گرافن مطابقت دارد متعادل کند و کشش سطحی گرافین می تواند 40 ~ 50mJ / M2 باشد. اثر انحلال ورق گرافیت می تواند با تأثیر جریان هوا بهبود یابد. Janowska و همکاران گرافیت گسترش یافته به عنوان مواد خام و اشعه مایکروویو برای بهبود عملکرد کل گرافن (~ 8٪) با آمونیاک به عنوان حلال. مطالعات عمیق نشان داده است که آمونیاک تولید شده توسط تجزیه حلال در دماهای بالا می تواند به ورقه گرافیت نفوذ کند و گرافیت را از بین ببرد، زمانی که فشار هوا بیش از مقداری معین به اندازه کافی برای غلبه بر نیروی ون دو والس بین صفحات گرافیت است.

از آنجا که گرافیت ارزان یا گرافیت گسترش یافته به عنوان مواد اولیه، فرایند آماده سازی شامل تغییر شیمیایی نیست. تهیه گرافن با روش مایع فاز مایع و فاز مستقیم، از مزایای کم هزینه، عملیات ساده و کیفیت بالای محصول می باشد، اما همچنین عملکرد گرافنی یکپارچه وجود دارد. جداسازی جدی در لامالر، نیاز به پاکسازی بیشتر و دیگر نقص ها را دارد.