نحوه تهیه و شناسایی گرافیت اکسید کاغذ نازک و گرافن

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Proveïdor de centrals portàtils

لایه نازک گرافیت اکسید شده کاغذ مانند با موفقیت با روش هامرز اصلاح شده تهیه شد و لایه گرافیت اکسیداسیون ورق مانند تهیه شده به عنوان یک نانو ماده گرافن با هیدرازین احیا شد. محصولات سنتز توسط تبدیل فوریه طیف‌سنجی مادون قرمز (FT-IR)، طیف‌سنجی رامان (RS)، پراش اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، الکتروراکتور انتقال دهنده (TEM) و آژانس (AFM) و غیره. ساختار و عملکرد مشخص می شود.

نتایج نشان می دهد که ضخامت گرافن 0.36 نانومتر، تعداد لایه ها 3 است. علاوه بر این، مکانیسم واکنش روش هامرز اصلاح‌شده با مکانیسم واکنش گرافیت اکسیداسیون کاغذ مانند نازک تهیه شد و فرآیند واکنش شیمیایی که در طول اکسیداسیون اکسیداسیون گرافیت رخ می‌دهد، تجزیه و تحلیل شد.

در سال 2004، GEIM و همکاران، یک کریستال-گرافن اتمی دو بعدی جدید متشکل از لایه های اتمی کربن هیبرید شده SP2 با استفاده از روش جداسازی مکانیکی تهیه کردند. واحد ساختاری اصلی گرافن یک حلقه بنزن شش یوان است که تنها 0.34 نانومتر است.

بنابراین، گرافن دارای خواص شیمی فیزیکی بسیار عالی است، مانند استحکام 100 برابر فولاد، تا 130 گرم پاسکال، تحرک حامل به 15000 سانتی متر مربع / (v · s)، هدایت حرارتی 5000 وات / (m · K ) است. علاوه بر این، گرافن دارای خواص ویژه ای مانند اثر کوانتومی هال در دمای اتاق و خواص فرومغناطیسی در دمای اتاق است. در حال حاضر، روش تهیه گرافن عمدتاً روش جداسازی میکرو مکانیکی، رسوب بخار شیمیایی، روش احیای ردوکس شیمیایی، روش رشد اپیتاکسی کریستال و روش گرمای حلال است.

در میان آنها، روش جداسازی میکرومکانیکی می تواند گرافن را با اندازه میکرون آماده کند، اما قابلیت کنترل کم است، دستیابی به تولید در مقیاس بزرگ دشوار است. روش رشد اپیتاکسیال کریستال به دلیل سطح کریستال SiC مستعد بازسازی است، به طوری که یک سطح بزرگ، ضخامت برابر با یک گرافن است. روش رسوب شیمیایی بخار (CVD) بستری با تک کریستال فلزی یا یک فیلم فلزی است که می تواند لایه نازک ورق گرافن را رشد دهد، اما خلوص گرافن بالا نیست و تولید در مقیاس بزرگ نمی تواند به دست آید.

روش حرارتی حلال به دلیل شرایط سخت مانند دمای بالا و فشار بالا است و رسانایی محصول کم است و امکان تولید انبوه وجود ندارد. روش احیای ردوکس شیمیایی، تهیه گرافن با جداسازی اولتراسونیک و فرآیند احیا به روش هامرز است. با توجه به چرخه تولید کوتاه روش، مزایای تولید مصنوعی بالا به طور گسترده ای تحت تاثیر قرار گرفته و مورد مطالعه قرار گرفته است.

در روش هامرز، گرافیت شامل دمای پایین (0 درجه سانتیگراد)، دمای متوسط ​​(38 درجه سانتیگراد) و دمای بالا (98 درجه سانتیگراد) تهیه می شود و عامل اکسید کننده H2SO4 و KMNO4 غلیظ می شود. از طریق مطالعه فرآیند اکسیداسیون گرافیت، روش هامرز اصلاح می‌شود، یعنی دوره زمانی که مرحله واکنش دمای متوسط ​​طولانی می‌شود و مرحله واکنش دمای بالا لغو می‌شود. لغو فرآیند واکنش مرحله دمای بالا، نه تنها از خطرات فوران ناشی از اسید سولفوریک در طول واکنش های دمای بالا جلوگیری می کند، بلکه همچنین از واکنش تجزیه حرارتی در مرحله دمای بالا جلوگیری می کند و درجه اکسیداسیون گرافیت را کاهش می دهد.

در تئوری و آزمایش می توان لایه لایه اکسیدی را در دمای پایین و شرایط ایمن و پایدار تهیه کرد. گرافیت آماده‌سازی با هیدرات هیدرات برای تهیه نانومواد گرافن احیا شد و گرافیت اکسید نازک کاغذ مانند و مواد گرافن تولید شد. 1، آزمایش 1.

1، گرافیت در مقیاس مواد خام (گرانولاریته: مش 325، اولین شرکت فناوری نانو غنی، آموزشی ویبولیتین)؛ اسید سولفوریک غلیظ (95٪ ~ 98٪)؛ پرمنگنات پتاسیم، نیترات سدیم، هیدروژنه (30%)، اسید هیدروکلریک، کلرزنی باریم، هیدرات (80%) و غیره.

تجزیه و تحلیل می شوند. داروهای فوق به طور خاص ذکر نشده اند و از شرکت معرف شیمیایی شانگهای گروه دارویی چین خریداری می شوند. تمام معرف های فوق مستقیماً مورد استفاده قرار نمی گیرند.

1.2، آماده سازی نمونه 1) تهیه لایه نازک جوهر نازک کاغذ مانند (GO) از اسید سولفوریک غلیظ 230 میلی لیتر (98٪) در 1000 میلی لیتر از سه فلاسک، تحت نیروی مغناطیسی با دمای ثابت و حمام آب یخ، 5.0 gnano3 و 10.

0 گرم مخلوط گرافیت، محیط را با سرعت متوسط ​​به مدت 30 دقیقه بهم می زنیم تا مخلوط شود. 30GKMNO4 به تدریج به مخلوط اضافه شده و در دمای 0 درجه سانتیگراد به مدت 2 ساعت هم زدن می شود. سه فلاسک به یک حمام آب با دمای ثابت منتقل شدند که دمای آن در حدود 38 درجه سانتیگراد تنظیم شده بود، به مدت 30 ساعت ادامه یافت و واکنش دمای متوسط ​​انجام شد.

پس از دمای واکنش دمای متوسط، مخلوط به یک بشر 2000 میلی لیتری منتقل شد، با آب دیونیزه تا 1000 میلی لیتر رقیق شد و 200 میلی لیتر (5%) H2O2 اضافه شد و مایع واکنش به رنگ طلایی تبدیل شد. سانتریفیوژ با یک سانتریفیوژ با سرعت بالا انجام شد و سرعت چرخش 4000 r / دقیقه بود، با یک هیدروکلراید 5٪ از قبل از پیش ساخته شده و آب دیونیزه شسته شد تا زمانی که اسید سولفوریک اسید سولفوریک در فیلتر تشخیص داده شد، و سوسپانسیون در vacuum و در حال خشک شدن جابجا شد. گرافیت اکسید شده 2) احیا گرافن در 100 میلی لیتر جوهر گرافیت حاصل در 100 میلی لیتر محلول آبی پراکنده شد تا سوسپانسیون قهوه ای مایل به زرد به دست آید و شرایط اولتراسوند در یک فلاسک سه دهانه پخش شد، تا دمای 90 درجه سانتیگراد گرم شد، قطره 2 میلی لیتر از جوهر گرافیتی به دست آمد و پس از 4 محصول هیدراته، در اینجا محصول هیدراته شد، در اینجا محصول هیدراته شد. چندین بار با متانول و آب شسته شد و گرافن در دمای 60 درجه سانتیگراد خشک شد.

1.3، آزمایش و مشخصه تجزیه و تحلیل پراش XRD با استفاده از پراش سنج ریگاکو D / MAX-RB ژاپنی (هدف مس، تابش Kα، λ = 0.154056 نانومتر)، محدوده اسکن 5 ° ~ 80 °. تجزیه و تحلیل طیف‌سنجی مادون قرمز (FT-IR) طیف مادون قرمز تبدیل فوریه NEXUS ThermonicoLET، قرص‌های KBR، محدوده طول موج 400 ~ 4000cm-1. طیف‌سنجی رامان (رامان) طیف‌سنج لیزر بی‌کلاس نوع INVIA رامان رنیشاو بریتانیایی را تجزیه و تحلیل می‌کند، محدوده رکورد از 100 تا 3200 سانتی‌متر-1، طول موج لیزر 785 نانومتر، وضوح فضایی 1 میکرومتر جهت جانبی، طولی به 1 میکرومتر است. میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) از میکروسکوپ الکترونی روبشی S-4800 FESEM استفاده می کند. میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) شرکت ژاپنی JEO JEM-2100F-نوع میکروسکوپ الکترونی عبوری را با وضوح بالا انتقال می دهد. میکروسکوپ کاوشگر روبشی نیروی اتمی (AFM) از میکروسکوپ نیروی اتمی نوع Nanoscope4 شرکت Veeco ایالات متحده استفاده می کند.

نتیجه گیری الف. با تجزیه و تحلیل فرآیند اکسیداسیون فرآیند اکسیداسیون گرافیت، روش اصلاح شده هامرز که در آن مرحله واکنش دمای بالا لغو شد و گرافن با لایه برداری اولتراسوند و تیمار کاهش هیدرات هیدراته به دست آمد. B.

نتایج تست TEM و AFM نشان می دهد که ضخامت گرافن 0.36 نانومتر و تعداد لایه ها 3 است. ج

این روش ایمن و ساده است، خروجی بزرگ است، کنترل آن آسان است، آماده سازی سریع و ساده و در مقیاس بزرگ از گرافن نازک کاغذی شکل را فراهم می کند، پایه ای برای کاربرد تجاری گرافن فراهم می کند. .