Как се получава и характеризира тънък хартиен оксиден графит и графен

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Portable Power Station supplementum

Тънкият подобен на хартия окислен графитен слой беше успешно приготвен чрез модифициран метод на Hummers, а подготвеният листов окислителен графитен слой беше редуциран като графенов наноматериал с хидразин. Продукти за синтез чрез инфрачервена спектроскопия с преобразуване на Фурие (FT-IR), раманова спектроскопия (RS), рентгенова дифракция (XRD), сканиращ електронен микроскоп (SEM), предавателен електрорактор (TEM) и агенция (AFM) и др. Характеризират се структурата и производителността.

Резултатите показват, че дебелината на графена е 0,36 nm, броят на слоевете е 3. В допълнение, реакционният механизъм на модифицирания метод на Hummers беше получен чрез реакционния механизъм на тънък хартиен окислителен графит и беше анализиран химическият реакционен процес, протичащ по време на окисляването на графитното окисление.

През 2004 г. GEIM et al подготвиха нов двуизмерен атомен кристал-графен, съставен от SP2 хибридизирани въглеродни атомни слоеве, използвайки метод на механично отстраняване. Основната структурна единица на графена е бензенов пръстен от шест юана, който е само 0,34 nm.

Следователно, графенът има много отлични физико-химични свойства, като 100 пъти по-голяма якост от стоманата, до 130gPa, подвижността на носителя достига 15000 cm2 / (v · s), топлопроводимостта е 5000 W / (m · K). Освен това графенът има и специални свойства като квантов ефект на Хол при стайна температура и феромагнитни свойства при стайна температура. Понастоящем методът за получаване на графен е основно метод на микромеханично отстраняване, химическо отлагане на пари, метод на химическа редокс редукция, метод на епитаксиален растеж на кристали и метод на нагряване на разтворител.

Сред тях методът на микромеханично оголване може да подготви графен с микронни размери, но контролируемостта е ниска, трудно е да се постигне широкомащабно производство. Методът на кристален епитаксиален растеж е склонен към реконструкция поради повърхността на кристала SiC, така че голяма площ, дебелина е равна на един графен. Методът на химическо отлагане на пари (CVD) е субстрат с метален монокристал или метален филм, който може да отглежда тънък слой графенов листов слой, но чистотата на графена не е висока и не може да се постигне мащабно производство.

Методът на топлина на разтворителя се дължи на тежки условия като висока температура и високо налягане, а проводимостта на продукта е ниска и няма възможност за масово производство. Химичният редокс редукционен метод е да се подготви графен чрез ултразвуково отстраняване и процес на редукция по метода на Hummers. Поради краткия производствен цикъл на метода, предимствата на високо синтетичното производство са широко засегнати и проучвания.

По време на метода Hummers графитът се приготвя, включително ниска температура (0 ° C), средна температура (38 ° C) и висока температура (98 ° C), а окислителят е концентриран H2SO4 и KMNO4. Чрез изследването на процеса на окисляване на графит се модифицира методът на Hummers, т.е. периодът от време, в който етапът на реакция при средна температура се удължава и етапът на реакция при висока температура се отменя. Отмяна на реакционния процес на високотемпературния етап, не само избягване на опасностите от изригване, причинени от сярна киселина по време на високотемпературни реакции, но и избягване на реакцията на термично разлагане в етапа на висока температура, намаляване на степента на окисление на графита.

В теорията и експеримента слоестият оксиден слой може да се приготви при ниска температура и безопасни и стабилни условия. Препаративният графит се редуцира чрез хидратен хидрат, за да се приготвят графенови наноматериали и се произвеждат подготвителният тънък хартиен оксиден графит и графенов материал. 1, експеримент 1.

1, суровина скала графит (зърнистост: 325 меша, first-rich nanotechnology Co., Ltd.); концентрирана сярна киселина (95% ~ 98%); калиев перманганат, натриев нитрат, хидрогениран (30%), солна киселина, хлориране барий, хидрат (80%) и др.

се анализират. Горните лекарства не са специално споменати и те са закупени от Shanghai Chemical Reagent Company of China Pharmaceutical Group. Всички горепосочени реактиви не се обработват директно.

1.2, подготовка на пробата 1) Приготвяне на слой от тънко подобно на хартия оксидно мастило (GO) от 230 mL (98%) концентрирана сярна киселина в 1000 ml от три колби, при магнитна сила с постоянна температура и баня с ледена вода, 5,0 gnano3 и 10.

0 g Смеси от графит, като се разбърква среда при средна скорост в продължение на 30 минути, така че да се смеси. 30GKMNO4 постепенно се добавя към сместа и се разбърква при 0 ° С в продължение на 2 часа. Трите колби бяха преместени във водна баня с постоянна температура, която беше регулирана до температура от около 38 ° C, продължиха 30 часа и беше проведена реакцията със средна температура.

След температурата на реакцията със средна температура, сместа се прехвърля в 2000 ml бехерова чаша, разрежда се с дейонизирана вода до 1000 mL и се добавят 200 mL (5%) H2O2 и реакционната течност се превръща в златист цвят. Центрофугирането се извършва с високоскоростна центрофуга и скоростта на въртене е 4000 r / min, промива се с предварително предварително предварително приготвена 5% HCl и дейонизирана вода, докато се открие сярна киселина във филтрата и суспензията се измества в изпарителната чиния, 60 Вакуумно сушене във вакуум, образувайки окислен графит. 2) Редукцията на графен се диспергира в 100 ml от полученото графитно мастило в 100 ml воден разтвор, за да се получи кафяво-жълта суспензия и ултразвуковите условия се диспергират в колба с три гърла, загрята до 90 ° C, накапват се 2 ml хидратиран хидрат, тук Реакцията се филтрира след 24 часа при условия и полученият продукт се измива многократно с метанол и вода и графенът беше изсушен над 60 ° C.

1.3, тест и характеризиране XRD дифракционен анализ с помощта на японски дифрактометър Rigaku D / MAX-RB (Cu цел, Kα радиация, λ = 0,154056 nm), обхват на сканиране 5 ° ~ 80 °; анализ на инфрачервена спектроскопия (FT-IR) Инфрачервен спектър с преобразуване на Фурие NEXUS на ThermonicoLET, таблетки KBR, обхват на дължина на вълната 400 ~ 4000cm-1; Raman спектроскопия (Raman) анализира микрокласовия лазерен Raman спектрометър тип INVIA на британския Renishaw. Рекордният диапазон е от 100 до 3200 cm-1, дължината на вълната на лазера е 785 nm, пространствената разделителна способност е 1 μm странична посока, надлъжно до 1 μm; сканиращ електронен микроскоп (SEM) използва сканиращ електронен микроскоп S-4800 FESEM; трансмисивен електронен микроскоп (TEM) възприема японската JEO компания JEM-2100F тип трансмисионен трансмисионен електронен микроскоп с висока разделителна способност; микроскоп със сонда за сканиране на атомна сила (AFM) използва микроскопа за атомна сила от типа Nanoscope4 на Veeco от САЩ.

Заключение a. Чрез анализиране на процеса на окисляване на процеса на окисляване на графит, модифицираният метод на Hummers, при който етапът на реакция при висока температура беше отменен, и графенът беше получен чрез ултразвуково пилинг и обработка с редукция на хидратиран хидрат. B.

Резултатите от тестовете TEM и AFM показват, че дебелината на графена е 0,36 nm, броят на слоевете е 3. c.

Методът е безопасен и прост, изходът е голям, лесен за контрол, осигурява бърза и проста, широкомащабна подготовка на тънък хартиен графен, осигурява основа за търговското приложение на графен. .