Hoe is dun papier oksied grafiet en grafeen voorbereiding en karakterisering

Auctor Iflowpower - პორტატული ელექტროსადგურის მიმწოდებელი

Die dun papieragtige geoksideerde grafietlaag is suksesvol voorberei deur die gewysigde Hummers-metode, en die voorbereide velagtige oksidasiegrafietlaag is verminder as &39;n grafeen-nanomateriaal met &39;n hidrasien. Sinteseprodukte deur Fourier-transformasie-infrarooispektroskopie (FT-IR), Raman-spektroskopie (RS), X-straaldiffraksie (XRD), Skandeerelektronmikroskoop (SEM), Transmitterende Elektroaktor (TEM), en Agentskap (AFM), ens. Die struktuur en prestasie word gekenmerk.

Die resultate toon dat die dikte van grafeen 0,36 nm is, die aantal lae is 3. Daarbenewens is die reaksiemeganisme van die gewysigde Hummers-metode voorberei deur die reaksiemeganisme van dun papieragtige oksidasiegrafiet, en die chemiese reaksieproses wat tydens die oksidasie van die grafietoksidasie plaasvind, is ontleed.

In 2004 het GEIM et al, &39;n nuwe tweedimensionele atoomkristal-grafeen voorberei wat saamgestel is uit SP2-gehibridiseerde koolstofatoomlae met behulp van meganiese stropingsmetode. Die basiese strukturele eenheid van grafeen is &39;n benseen ses yuan ring, wat slegs 0,34 nm is.

Daarom het grafeen baie uitstekende fisiese-chemie-eienskappe, soos 100 keer die sterkte van staal, tot 130gPa, draermobiliteit bereik 15000 cm2 / (v · s), die termiese geleidingsvermoë is 5000W / (m · K ). Daarbenewens het grafeen ook spesiale eienskappe soos kamertemperatuur kwantum Hall effek en kamertemperatuur ferromagnetiese eienskappe. Tans is die voorbereidingsmetode van grafeen hoofsaaklik mikro-meganiese stropingsmetodes, chemiese dampneerlegging, chemiese redoksreduksiemetode, kristal-epitaksiale groeimetode en oplosmiddelhittemetode.

Onder hulle kan die mikromeganiese stropingsmetode grafeen van mikrongrootte voorberei, maar die beheerbaarheid is laag, dit is moeilik om grootskaalse produksie te bereik. Die kristal epitaksiale groei metode is geneig tot rekonstruksie as gevolg van die oppervlak van die SiC kristal, sodat &39;n groot area, &39;n dikte gelyk is aan een grafeen. Die chemiese dampneerslagmetode (CVD) is substraat met &39;n metaal-enkelkristal of &39;n metaalfilm, wat &39;n dunlaag grafeenplaatlaag kan laat groei, maar die grafeensuiwerheid is nie hoog nie, en grootskaalse produksie kan nie bereik word nie.

Die oplosmiddelhittemetode is te wyte aan moeilike toestande soos hoë temperatuur en hoë druk, en die produkgeleidingsvermoë is laag, en daar is geen moontlikheid van massaproduksie nie. Die chemiese redoks vermindering metode is om grafeen voor te berei deur ultrasoniese stroping en reduksie proses deur Hummers metode. As gevolg van die kort produksiesiklus van die metode, word die voordele van hoë sintetiese produksie wyd beïnvloed en studies.

Tydens die Hummers-metode word die grafiet voorberei, insluitend lae temperatuur (0 ° C), medium temperatuur (38 ° C) en hoë temperatuur (98 ° C), en die oksideermiddel is gekonsentreer H2SO4 en KMNO4. Deur die studie van die grafietoksidasieproses word die Hummers-metode gewysig, dit wil sê die tydperk waarin die mediumtemperatuur-reaksiestadium verleng word, en die hoëtemperatuur-reaksiestadium gekanselleer word. Kanselleer die reaksieproses van die hoë temperatuur stadium, vermy nie net die uitbarstingsgevare wat veroorsaak word deur swaelsuur tydens hoë temperatuur reaksies nie, maar vermy ook termiese ontbinding reaksie in die hoë temperatuur stadium, wat die graad van oksidasie van grafiet verminder.

In die teorie en eksperiment kan die gelaagde oksiedlaag onder lae temperatuur en veilige en stabiele toestande voorberei word. Die voorbereidende grafiet is verminder deur hidraathidraat om grafeen nanomateriale voor te berei, en die voorbereidende dun papieragtige oksied grafiet en grafeen materiaal is vervaardig. 1, eksperiment 1.

1, rou materiaal skaal grafiet (korreligheid: 325 maas, eerste ryk nanotegnologie Co., Ltd.); gekonsentreerde swaelsuur (95% ~ 98%); kaliumpermanganaat, natriumnitraat, gehidrogeneerd (30%), soutsuur, chlorering Barium, hidraat (80%), ens.

ontleed word. Bogenoemde middels word nie spesiaal genoem nie, en hulle word by die Shanghai Chemical Reagent Company of China Pharmaceutical Group gekoop. Al die bogenoemde reagense word nie direk hanteer nie.

1.2, monstervoorbereiding 1) Dun papieragtige oksied-ink (GO)-laagvoorbereiding van 230 ml (98%) gekonsentreerde swaelsuur in 1000 ml van drie flesse, onder konstante temperatuur magnetiese krag en yswaterbad, 5.0 gnano3 en 10.

0 g Mengsels van grafiet, roer medium teen medium spoed vir 30 min, sodat dit gemeng is. 30GKMNO4 geleidelik by die mengsel gevoeg en by 0 ° C vir 2 uur geroer. Die drie flesse is in &39;n konstante temperatuur waterbad geskuif wat na &39;n temperatuur van ongeveer 38 ° C aangepas is, vir 30 uur voortgesit, en die medium temperatuur reaksie is uitgevoer.

Na die temperatuur van die medium temperatuur reaksie, is die mengsel oorgeplaas in &39;n 2000 ml beker, verdun met gedeïoniseerde water tot 1000 ml, en 200 ml (5%) H2O2 is bygevoeg, en die reaksie vloeistof het &39;n goue kleur verander. Die sentrifugering is uitgevoer met &39;n hoëspoed sentrifuge, en die rotasiespoed was 4000 r/min, gewas met &39;n vooraf vooraf gevormde 5% HCl en gedeïoniseerde water totdat die swaelsuur swaelsuur in die filtraat opgespoor is, en die suspensie is verplaas in die verdampingsskottel, wat 60 gevorm het in vacuo-oksideer. 2) Die reduksie van grafeen is in &39;n 100 ml van die resulterende grafietink in &39;n 100 ml waterige oplossing gedispergeer om &39;n bruingeel suspensie te verkry, en die ultraklanktoestande is onder &39;n driemondfles versprei, verhit tot 90 ° C, gedrup 2 ml gehidreerde hidraat, hierna is die reaksie-resultaat onder veelvuldige hidraattoestande gefiltreer, en die reaksie is onder meer gefiltreer. met metanol en water, en die grafeen is oor 60 ° C gedroog.

1.3, toets en karakterisering XRD diffraksie analise met behulp van Japannese Rigaku D / MAX-RB diffraktometer (Cu teiken, Kα bestraling, λ = 0,154056 nm), skandering reeks 5 ° ~ 80 °; infrarooi spektroskopie (FT-IR) analise ThermonicoLET se NEXUS Fourier transform infrarooi spektrum, KBR tablette, golflengte reeks 400 ~ 4000cm-1; Raman-spektroskopie (Raman) ontleed die INVIA-tipe mikroklaslose laser Raman-spektrometer van Britse Renishaw, Die rekordreeks is van 100 tot 3200 cm-1, die lasergolflengte is 785 nm, die ruimtelike resolusie is 1 μm laterale rigting, longitudinaal tot 1 μm; skandeerelektronmikroskoop (SEM) gebruik &39;n S-4800 FESEM skandeerelektronmikroskoop; deurlaatbare elektronmikroskoop (TEM) neem Japan JEO maatskappy JEM-2100F-tipe veld oordra hoë-resolusie transmissie elektronmikroskoop; atoomkrag skandering probe mikroskoop (AFM) neem US Veeco se Nanoscope4-tipe atoomkrag mikroskoop aan.

Gevolgtrekking a. Deur die oksidasieproses van die grafietoksidasieproses te ontleed, is die gewysigde Hummers-metode waarin die hoë temperatuur reaksie stadium gekanselleer is, en die grafeen verkry deur ultraklankskil en gehidreerde hidraat reduksie behandeling. B.

TEM- en AFM-toetsresultate toon dat die dikte van grafeen 0,36 nm is, die aantal lae is 3. c.

Die metode is veilig en eenvoudig, die uitset is groot, maklik om te beheer, bied &39;n vinnige en eenvoudige, grootskaalse voorbereiding van dun papiervormige grafeen, bied &39;n grondslag vir die kommersiële toepassing van grafeen. .