Preparation method and application of graphene

2022/04/08

Penulis Iflowpower –Pemasok Pembangkit Listrik Portabel

Grafena sebagai perwakilan khas dari bahan nano karbon, yang telah menarik perhatian luas para ilmuwan dan sangat tertarik pada bentuk kristal dan sifat listriknya yang luas. Di satu sisi, metode persiapan utama dan prinsip graphene diperkenalkan, di sisi lain, aplikasi graphene yang luas di banyak bidang seperti perangkat nano-elektronik. Persiapan besar-besaran bahan graphene berbiaya rendah untuk penelitian graphene dan signifikansi aplikasi.

Karbon nanomaterials adalah hotspot penelitian yang secara luas prihatin di bidang material baru dalam material baru hari ini, dimana carbonnanotube (CNT), graphene, dan fullerene adalah perwakilan khas dari nanomaterial karbon. Karena mereka memiliki sifat optik, listrik dan mekanik yang sangat baik dan unik, mereka memiliki prospek aplikasi yang luas. Di antara tiga nanomaterial karbon yang khas ini, graphene dua dimensi adalah unit dasar yang membentuk nanotube karbon satu dimensi dan nol-Vivolirene (Gbr. 1).

1), yang memiliki bentuk kristal dan sifat listrik yang sangat baik. Graphene telah banyak diperhatikan oleh para ilmuwan di Universitas Manchester, Inggris, dan kinerja anehnya telah membangkitkan para ilmuwan dan sangat tertarik dengan kinerja aneh mereka. Grafena lapisan tunggal hadir dalam struktur kristal dua dimensi, ketebalannya hanya 0.

334 nm, yang merupakan unit dasar yang membangun bahan karbon dimensi lain, yang dapat dibungkus untuk membentuk Fulrene nol-resolulen, digulung untuk membentuk nanotube karbon satu dimensi, Formasi formasi grafit tiga dimensi. Grainne adalah semikonduktor yang tidak memiliki energi, memiliki mobilitas pembawa (2 × 105 cm2 / v) memiliki silikon yang tinggi, dengan free run mikrometer dan panjang koherensi yang besar pada suhu kamar, sehingga graphene adalah nanometer. Bahan yang ideal untuk sirkuit.

Graphie memiliki konduktivitas termal yang baik [3000W / (m · k)], kekuatan tinggi (110GPa) dan luas permukaan spesifik yang besar (2630 m2 / g). Sifat yang sangat baik ini membuat graphene di bidang perangkat nano-elektronik, sensor gas, penyimpanan energi, dan komposit. 1.

Metode persiapan graphene Saat ini, metode persiapan graphene terutama mekanik, reduksi grafit teroksidasi, metode dekomposisi termal SiC, metode pertumbuhan deposisi kimia, metode epitaxial, dll. 1.1, metode pengupasan mikromekanis 2004, GEIM pertama kali menggunakan metode pengupasan mikromekanis, berhasil terkelupas dari grafit perengkahan termal berorientasi tinggi (grafit perengkahan termal berorientasi tinggi) dan mengamati graphene lapisan tunggal.

Lebar maksimum graphene single-layer yang disiapkan oleh kelompok riset GEIM dapat mencapai 10 m. Metode ini terutama didasarkan pada harness plasma oksigen untuk mengetsa alur dengan lebar 20 m hingga 2 mm, dalam 5 m, dan menekannya pada substrat SiO2 / Si yang menempel pada photoresist. Setelah kalsinasi, lembaran grafit berlebih berulang kali dikupas dengan selotip transparan, dan lembaran grafit yang tersisa yang tersisa di wafer Si direndam dalam aseton, dan sejumlah besar air mudah dibersihkan dalam banyak air, dan diperoleh lembaran yang cukup tebal.

Ketebalan kurang dari 10 nm, lapisan tipis ini terutama mengandalkan kekuatan Van Dehua atau gaya kapiler untuk mengikat SiO2 dengan erat, dan akhirnya memilih ketebalan hanya beberapa ketebalan lapisan atom tunggal di bawah mikroskop gaya atom. Metode ini bisa mendapatkan lembaran graphene yang memiliki lebar mikrometer, tetapi tidak mudah untuk mendapatkan lembaran graphene tebal lapisan atom tunggal yang terpisah, dan hasilnya juga sangat rendah, sehingga tidak cocok untuk produksi dan aplikasi skala besar. . Selanjutnya, Meyer et al.

Menempatkan wafer Si yang mengandung satu lapisan graphene dalam metode pengupasan komputer mikro pada bingkai logam tergores, dan wafer Si terkorosi dengan asam, dan graphene lapisan tunggal tersuspensi yang didukung oleh braket logam berhasil disiapkan. Dan menggunakan mikroskop elektron transmissive untuk mengamati topografi mereka. Mereka telah mempelajari bahwa graphene lapisan tunggal bukanlah bidang datar, tetapi ada level (5 ~ 10 nm) pada bidang, dan tingkat kerutan permukaan graphene lapisan tunggal secara signifikan lebih besar daripada graphene bilateral, dan dengan lapisan graphene Peningkatan jumlah kerutan semakin kecil dan semakin kecil, yang mungkin disebabkan oleh graphene lapisan tunggal untuk mengurangi energi permukaannya, diubah dari bentuk tiga dimensi dua dimensi, dan dapat berspekulasi pada lipatan permukaan graphene mungkin Kondisi yang diperlukan, dampak lipatan pada permukaan graphene harus dieksplorasi lebih lanjut.

Metode pengupasan mikromekanis dapat menyiapkan graphene berkualitas tinggi, tetapi hasil rendah dan biaya tinggi, tidak memenuhi persyaratan industrialisasi dan produksi skala, dan hanya dapat digunakan sebagai persiapan skala kecil laboratorium. 1.2, metode deposisi uap kimia Metode deposisi uap kimia adalah metode untuk mempersiapkan bahan film tipis semikonduktor dalam industrialisasi skala besar.

Metode CVD mengacu pada reaksi kimia zat reaksi dalam kondisi gas, dan menghasilkan permukaan bahan padat yang disimpan dalam matriks padat yang dipanaskan, yang pada gilirannya memiliki proses bahan padat. Proses produksinya sangat sempurna, dan juga menjadi cara bagi para peneliti untuk mempersiapkan graphene. Metode deposisi uap kimia (CVD) memberikan metode yang efektif untuk mengontrol graphene, yang berbeda dari persiapan CNT, menyiapkan katalis granular ketika menyiapkan katalis granular dengan metode CVD, yang merupakan substrat datar (seperti film logam, logam tunggal). kristal The et al.

Dalam prekursor terdegradasi suhu tinggi (misalnya, metana, etilen, dll.

) atmosfer, dengan anil suhu tinggi, menyimpan atom karbon untuk membentuk graphene, dan akhirnya mendapatkan graphene independen dengan korosi kimia. bagian. Dengan memilih jenis substrat, suhu pertumbuhan, aliran prekursor, seperti laju pertumbuhan, ketebalan, luas, dll.

), metode ini telah berhasil menyiapkan graphene single layer atau multilayer seluas sentimeter persegi. Keuntungan terbesar adalah lembaran graphene dengan area yang luas. 1.

3, metode metode pertumbuhan epitaxial umumnya dengan memanaskan permukaan kristal tunggal 6H-SiC, pengurangan atom Si (permukaan 001) untuk menyiapkan graphene. Permukaan kristal tunggal 6H-SiC pertama kali dilakukan, dan perlakuan awal etsa H2 dilakukan sebelumnya, dan oksida permukaan dihilangkan dari 1000 ° C di bawah vakum ultra-tinggi (1,33 × 10-8Pa), dan oksida dikonfirmasi oleh Spektroskopi elektron AugR.

Setelah penghapusan lengkap, sampel dipanaskan hingga 1250 hingga 1450 ° C dan suhu 10 hingga 20 menit, dan ketebalan lembaran graphene yang diperoleh terutama ditentukan oleh suhu langkah ini, dan metode ini dapat menyiapkan 1 hingga 2 karbon lapisan atom. Grafena tebal, tetapi karena struktur permukaan kristal SiC lebih rumit, sulit untuk mendapatkan area yang luas, ketebalannya adalah grafena. BERGER dkk.

Mengambil metode untuk menyiapkan graphene single layer dan multi-layered dan mempelajari kinerjanya. Dibandingkan dengan graphene yang diperoleh dengan metode pengupasan mekanis, graphene yang dibuat dengan metode pertumbuhan epitaxial menunjukkan mobilitas pembawa yang tinggi, tetapi mengamati bahwa efek Hall kuantum diamati. 1.

4, metode elektrokimia LiU et al, graphene dibuat dengan batang grafit oksidasi elektrokimia. Mereka memasukkan dua batang grafit kemurnian tinggi ke dalam larutan berair yang mengandung cairan ionik, dan tegangan kontrol terkorosi pada 10 hingga 20 V, 30 menit, dan reduksi katoda kationik dalam cairan ionik membentuk radikal bebas, dan lembaran graphene The - elektron terikat untuk membentuk lembaran graphene yang berfungsi dari cairan ionik, dan akhirnya endapan hitam dalam sel elektrolitik dengan etanol anhidrat, dan graphene dapat diperoleh pada 60 ° C selama 2 jam. Metode ini dapat dibuat dari graphene fungsional cair ionik, tetapi lembaran graphene yang disiapkan lebih besar dari ketebalan monogen.

1.5, metode sintesis organik Qian et al. Bekerja dengan nanokarbon graphene sintetis organik dengan menentukan struktur.

Mereka digunakan sebagai monomer menggunakan tetrabromida (Tetrabromo-Pelenebisimides), yang dapat terjadi dalam reaksi kopling polimer di bawah aktivasi tembaga dan L-prolin, dan memperoleh ukuran yang berbeda dari Immine paralel, sintesis kimia efisiensi tinggi dari graphene nano yang mengandung- kelompok yang mengandung-mengandung; mereka juga memisahkan dua isomer tiga-tiga-sifilimida dengan fase cair kinerja tinggi, dan dikombinasikan dengan perhitungan teoritis lebih lanjut menjelaskan struktur mereka. 2, aplikasi graphene graphene mencakup transpor elektron yang sangat baik, kopling optik, elektromagnetik, termodinamika, dll., Jadi dalam perangkat nano-elektronik, bahan layar kristal cair kinerja tinggi, sel surya, bahan emisi lapangan, sensor gas, energi Aplikasi luas di bidang penyimpanan.

2.1, elektroda transparan Bahan film transparan yang dikomersialkan secara industri adalah indium tin oxide (ITO), karena kandungannya yang terbatas di bumi, harganya mahal, apalagi beracun, sehingga terbatas. Sebagai bintang baru kualitas karbon, graphene dianggap sebagai bahan alternatif indium tin oxide, dan graphene sederhana dan berbiaya rendah, yang merupakan keuntungan dari sederhana dan biaya rendah.

Jalan datar. Kelompok Studi Mullen mendepositokan reduksi termostat dengan metode pelapisan impregnasi, resistansi film 900Ω, transmisi cahaya 70%, film dibuat menjadi elektroda positif sel surya pewarna, dan efisiensi konversi energi sel surya adalah 0,26%.

Pada tahun 2009, kelompok studi membuat sumber gas dan karbon repurrent menggunakan asetilena, dan graphene disiapkan dengan metode reduksi suhu tinggi, memberikan kemungkinan bahwa graphene sebagai bahan pengganti kaca konduktif. 2.2, sensor teknologi sensor elektrokimia menggabungkan teknologi informasi dan bioteknologi, yang melibatkan lintas disiplin ilmu seperti kimia, biologi, fisika dan elektronik.

Setelah graphene muncul, para peneliti menemukan bahwa graphene menyediakan lingkungan dua dimensi dan transfer elektron multifase yang cepat di bagian tepi, yang menjadikannya bahan yang ideal untuk sensor mahasiswa elektrokimia. Grafena yang dibuat oleh CHEN digunakan sebagai bahan elektroda sensor, dan konsentrasi NO2 yang rendah dapat dideteksi pada suhu kamar, penulis percaya bahwa jika kualitas grafena lebih ditingkatkan, sensitivitas sensor terhadap deteksi gas dapat ditingkatkan. Gostene menunjukkan potensi yang berbeda dari bahan lain di sensor, sehingga semakin banyak orang medis yang peduli tentang hal itu, dan graphene saat ini juga digunakan dalam deteksi medis dopamin, glukosa, dll.

2.3, Super Capacitor Super Capacitor adalah sistem penyimpanan dan transfer energi yang efisien, yang memiliki keunggulan kepadatan daya yang besar, kapasitas besar, masa pakai yang lama, perlindungan lingkungan yang ekonomis, dan banyak digunakan di berbagai tempat catu daya. Graphie memiliki luas permukaan spesifik yang tinggi dan konduktivitas yang tinggi, tidak seperti distribusi bahan karbon berpori yang mengandalkan elektroda, yang menjadikannya bahan elektroda paling potensial.

CHEN et al, kerapatan daya superkapasitor yang disiapkan oleh bahan elektroda graphene adalah 10 kW / kg, kerapatan energi adalah 28,5WH / kg, kapasitor spesifik maksimum adalah 205F / g, dan rasio 90% dipertahankan setelah 1200 siklus pengisian dan uji debit Kapasitor, memiliki siklus hidup yang lebih lama. Potensi graphene dalam superkapasitor harus diperhatikan lebih banyak peneliti.

2.4, graphene komposit, sifat fisik, kimia dan mekanik memberikan kekuatan utama untuk pengembangan komposit, dan diinginkan untuk membuka banyak aplikasi baru, seperti bahan polimer konduktif baru, komposit polimer multi-fungsi dan keramik berpori kekuatan tinggi. Bahan, dll.

Fan et al, luas permukaan spesifik tinggi dan mobilitas elektron tinggi graphene disiapkan, dan kompleks memiliki kapasitor rasio tinggi (1046F / g) jauh lebih besar daripada poli murni. Rasio beylamidine kapasitansi 115f / g. Penambahan graphene meningkatkan multi-fungsi komposit, dan kinerja pemrosesan material komposit, menyediakan bidang aplikasi yang lebih luas untuk material komposit.

3, kesimpulan, kesimpulan, graphene digunakan sebagai bahan karbon dua dimensi baru, dengan transpor elektron yang sangat baik, kopling optik, elektromagnetik, termodinamika dan mekanika, dll., Dalam perangkat nano-elektronik, bahan layar kristal cair kinerja tinggi , energi surya Baterai, bahan peluncuran lapangan, sensor gas dan penyimpanan energi banyak digunakan di lapangan, sehingga menjadi pusat penelitian di dalam dan luar negeri. Persiapan besar-besaran bahan graphene berbiaya rendah untuk penelitian graphene dan signifikansi aplikasi.

.

HUBUNGI KAMI
Cukup beri tahu kami kebutuhan Anda, kami dapat melakukan lebih dari yang dapat Anda bayangkan.
Kirim pertanyaan Anda
Chat with Us

Kirim pertanyaan Anda

Pilih bahasa lain
English
العربية
Deutsch
Español
français
italiano
日本語
한국어
Português
русский
简体中文
繁體中文
Afrikaans
አማርኛ
Azərbaycan
Беларуская
български
বাংলা
Bosanski
Català
Sugbuanon
Corsu
čeština
Cymraeg
dansk
Ελληνικά
Esperanto
Eesti
Euskara
فارسی
Suomi
Frysk
Gaeilgenah
Gàidhlig
Galego
ગુજરાતી
Hausa
Ōlelo Hawaiʻi
हिन्दी
Hmong
Hrvatski
Kreyòl ayisyen
Magyar
հայերեն
bahasa Indonesia
Igbo
Íslenska
עִברִית
Basa Jawa
ქართველი
Қазақ Тілі
ខ្មែរ
ಕನ್ನಡ
Kurdî (Kurmancî)
Кыргызча
Latin
Lëtzebuergesch
ລາວ
lietuvių
latviešu valoda‎
Malagasy
Maori
Македонски
മലയാളം
Монгол
मराठी
Bahasa Melayu
Maltese
ဗမာ
नेपाली
Nederlands
norsk
Chicheŵa
ਪੰਜਾਬੀ
Polski
پښتو
Română
سنڌي
සිංහල
Slovenčina
Slovenščina
Faasamoa
Shona
Af Soomaali
Shqip
Српски
Sesotho
Sundanese
svenska
Kiswahili
தமிழ்
తెలుగు
Точики
ภาษาไทย
Pilipino
Türkçe
Українська
اردو
O'zbek
Tiếng Việt
Xhosa
יידיש
èdè Yorùbá
Zulu
Bahasa saat ini:bahasa Indonesia