Ülevaade grapheeni ettevalmistamisest

Praegu on grafeeni valmistamiseks palju meetodeid. See paber on jagatud füüsikalisteks ja keemilisteks meetoditeks.

1 füüsiline meetod grafeeni valmistamiseks

Füüsikaline meetod põhineb tavaliselt tavalisel graafikul või grafiidil põhineva toormaterjalina mehaanilise eemaldamise, orientatsiooni epifüüsi abil, vedeliku või gaasi otsest eemaldamise meetodil ühe või mitme kihi grafeeni valmistamiseks. Neid meetodeid on lihtne saada toorainet, operatsioon on suhteliselt lihtne, sünteetiline grafeen kõrge puhtusastmega, vähem defekte.

1.1 mehaaniline eemaldamismeetod

Mehaaniline eemaldamine või mikromaanimine on üks lihtsamaid viise, kuidas grafeeni lehte kohe suurema kristalli koelata. Novoselovt et al. Üsna orienteeritud pürolüütilise grafiidiga monokihilisel grafiidil eemaldati ja jälgiti 2004. aastal väga lihtsat mikromassiivset eemaldamismeetodit, mis näitas monokihilise grafeeni iseseisvat esinemist. Spetsiifiline protsess on järgmine: kasutage esmakordselt hapnikuplasmi 1 mm paksus kõrgelt orienteeritud pürolüütilise grafiidi pinna iooniga söövitamisel, kui 20 μm laiuse ja 2 μm sügavusega mikrolainete pinnatöötlus koos fotoresistega liimitakse see klaasist aluspinnale, Ja seejärel eemaldatakse pisariba läbipaistva lindi abil korduvalt ja seejärel eemaldatakse liigselt kõrgelt orienteeritud pürolüütiline grafiit ja mikrokapslite klaasist substraat pannakse ultraheliga atsetoonilahusesse ja lõpuks monokristalliline räniplaat. Atsetooni lahustisse lisatakse Van der Waalsi jõu või kapillaarjõu kasutamine on grafeeni ühe kihi eemaldamine.

Siiski on sellel meetodil mõned puudused, näiteks saadud toote suurust ei ole lihtne kontrollida, ei suuda piisavalt ette valmistada piisavalt grafeeni ja seetõttu ei suuda see rahuldada tööstuslikke vajadusi.

1.2 orientatsioon epifüütiline meetod - kristallide kasv

Peter W. Sutter et al. Kasutatakse haruldase metall-ruteeniumi kasvu maatriksina, kasutades maatriksi "liikide" aatomistruktuuri grafeenist välja. C aatomid sisenevad kõigepealt ruteeniumi sisse 1150 ° C juures ja jahutatakse seejärel temperatuurini 850 ° C. Enne kui suur osa süsinikuaatomitest imendub, ujuvad nad ruteeniumi pinnale, moodustades pinnale monoliitse süsiniku aatomi "saar" Substraadist, saar "järk-järgult kasvada, lõpuks kasvada kogu grafeeni kihiks. Pärast esimese kihi kattekiirust 80%, teine kiht hakkas kasvama, grafeeni põhja ja maatriksil oli tugev seos Teine kiht pärast endise kihi ja substraadi moodustamist on peaaegu täielikult eraldatud, jättes ainult nõrga haardumise. Seega valmistati monoliitne grafeeni leht. Kuid selle meetodi abil toodetud grafeeni lehed on tavaliselt paksuses ebaühtlased ja Grafeeni ja maatriksi vaheline adhesioon mõjutab valmistatud grafeeni helveste omadusi.

1.3 Vedelate faaside ja gaasi faasi otsevoolutamise meetod

Vedel faas ja gaasiline otsese desorbeerimismeetod viitab orgaanilises lahustis või vees lisatud grafiidi või laiendatud grafiidi (EG) otsesele vabanemisele (tavaliselt kiiret temperatuuride tõusu kuni 1000 ° C kõrgemale hapnikku sisaldavate rühmade pinnalt) Ultraheliga, kuumutamise või õhuvooluga, et tekitada ühe või mitme kihi grafeeni lahuse teatud kontsentratsioon. Coleman et al. Dispergeeritud grafiid N-metüül-pürrolidoonis (NMP) samamoodi nagu süsinik-nanotorude vedel faasiliseks koorimiseks. Üheahelalise grafeeni saagis oli 1 tunni pärast ultraheli ja pikenenud ultraheli (462 h) nii, et grafeeni kontsentratsioon oli kuni 1,2 mg / ml. Tulemused näitavad, et lahusti ja grafeeni vaheline interaktsioon võib tasakaalustada grafeeni eemaldamiseks vajalikku energiat, kui lahusti vastab grafeeni pinnaenergiale ja grapheeni pindpinevus võib olla 40 ~ 50mJ / m2. Graafi lehe eemaldamise mõju saab õhuvoolu mõju parandada. Janowska et al. Kasutatav laiendatud grafiit toormaterjalina ja mikrolainekiirgusega, et parandada grafeeni (~ 8%) saagis lahustina ammoniaagiga. Põhjalised uuringud on näidanud, et kõrge temperatuuriga lahustiga lagunemisega tekitatud ammoniaak võib tungida grafiitelehtesse ja koorida grafiidi, kui õhurõhk ületab teatud väärtuse, et ületada van der Waalsi jõud grafiitelehtede vahel.

Kuna odav grafiit või laiendatud grafiit on toormaterjaliks, ei kaasne valmistamisprotsess keemiliste muutustega. Grafiini valmistamisel vedelas faasis või gaasifaasi otsevoolutamismeetodil on eelised madalate kuludega, lihtsate toimingute ja kõrge tootekvaliteediga, kuid on olemas ka monoliitne grafeeni saagis. Kõrge lamellaglomeraadi tõsine vajadus eemaldada stabilisaator ja muud defektid.