Жұқа қағаз оксиді графит және графенді дайындау және сипаттау қалай жүзеге асырылады

Auctor Iflowpower - Portable Power Station supplementum

Жұқа қағаз тәрізді тотыққан графит қабаты модификацияланған Хаммерс әдісімен сәтті дайындалды, ал дайындалған парақ тәрізді тотығу графит қабаты гидразинмен графен наноматериал ретінде тотықсыздандырылды. Фурье арқылы синтезделген өнімдер инфрақызыл спектроскопияны (FT-IR), Раман спектроскопиясын (RS), рентгендік дифракцияны (XRD), сканерлеуші ​​электрондық микроскопты (SEM), өткізгіш электроракторды (TEM) және агенттік (AFM) және т.б. Құрылымы мен өнімділігі сипатталады.

Нәтижелер графеннің қалыңдығы 0,36 нм, қабаттар саны 3 екенін көрсетті. Сонымен қатар, жұқа қағаз тәріздес тотығу графитінің реакциялық механизмі бойынша модификацияланған Хаммерс әдісінің реакция механизмі дайындалып, графит тотығуының тотығуы кезінде болатын химиялық реакция процесі талданды.

2004 жылы GEIM және т.б. механикалық аршу әдісін қолдана отырып, SP2 гибридтелген көміртек атомдық қабаттарынан тұратын жаңа екі өлшемді атомдық кристал-графенді дайындады. Графеннің негізгі құрылымдық бірлігі - бензол алты юань сақинасы, ол небәрі 0,34 нм.

Сондықтан графен көптеген тамаша физикалық-химиялық қасиеттерге ие, мысалы, болаттан 100 есе берік, 130 гПа дейін, тасымалдаушының қозғалғыштығы 15000 см2 / (v · с) жетеді, жылу өткізгіштік 5000 Вт / (м · К ). Сонымен қатар, графеннің бөлме температурасының кванттық Холл эффектісі және бөлме температурасындағы ферромагниттік қасиеттері сияқты ерекше қасиеттері бар. Қазіргі уақытта графенді дайындау әдісі негізінен микро-механикалық аршу әдісі, химиялық буларды тұндыру, химиялық тотығу-тотықсыздандыру әдісі, кристалды эпитаксиалды өсу әдісі және еріткіштің жылу әдісі болып табылады.

Олардың ішінде микромеханикалық аршу әдісі микрон өлшеміндегі графенді дайындауға болады, бірақ басқару қабілеті төмен, ауқымды өндіріске қол жеткізу қиын. Кристалды эпитаксиалды өсу әдісі SiC кристалының бетіне байланысты қайта құруға бейім, сондықтан үлкен аумақ, қалыңдығы бір графенге тең. Химиялық буларды тұндыру әдісі (CVD) - бұл жұқа қабатты графен парағы қабатын өсіре алатын металл монокристалы немесе металл қабықшасы бар субстрат, бірақ графеннің тазалығы жоғары емес және ауқымды өндіріске қол жеткізу мүмкін емес.

Еріткіштің жылу әдісі жоғары температура мен жоғары қысым сияқты қатал жағдайларға байланысты, ал өнімнің өткізгіштігі төмен және жаппай өндіру мүмкіндігі жоқ. Химиялық тотығу-тотықсыздану әдісі - графенді ультрадыбыстық тазарту және Хаммерс әдісі бойынша азайту процесі. Әдістің қысқа өндірістік цикліне байланысты жоғары синтетикалық өндірістің артықшылықтары кеңінен әсер етеді және зерттейді.

Хаммерс әдісі кезінде графит дайындалады, оның ішінде төмен температура (0°С), орташа температура (38°С) және жоғары температура (98°С), тотықтырғыш зат H2SO4 және KMNO4 концентрленген. Графиттің тотығу процесін зерттеу арқылы Хаммерс әдісі модификацияланады, яғни орташа температуралық реакция сатысы ұзартылған, ал жоғары температурадағы реакция сатысы жойылатын уақыт кезеңі. Жоғары температуралық кезеңдегі реакция процесін тоқтату, жоғары температуралық реакциялар кезінде күкірт қышқылынан туындаған атқылау қаупін болдырмай, сонымен қатар жоғары температура сатысында термиялық ыдырау реакциясын болдырмай, графиттің тотығу дәрежесін төмендетеді.

Теорияда және тәжірибеде қабатталған оксид қабатын төмен температурада және қауіпсіз және тұрақты жағдайларда дайындауға болады. Графендік наноматериалдарды дайындау үшін препаративті графитті гидрат гидратымен тотықсыздандырды және препаративті жұқа қағаз тәрізді оксид графиті мен графен материалы алынды. 1, тәжірибе 1.

1, шикізат масштабындағы графит (түйірлік: 325 тор, бірінші бай нанотехнологиялар Co., Ltd.); концентрлі күкірт қышқылы (95% ~ 98%); калий перманганаты, натрий нитраты, гидрленген (30%), тұз қышқылы, хлорлау Барий, гидрат (80%) және т.б.

талданады. Жоғарыда аталған препараттар арнайы айтылмаған және олар Қытай фармацевтикалық тобының Шанхай химиялық реагент компаниясынан сатып алынады. Жоғарыда аталған барлық реагенттер тікелей өңделмейді.

1.2, үлгіні дайындау 1) 230 мл (98%) концентрлі күкірт қышқылынан 1000 мл үш колбада, тұрақты температурада магниттік күште және мұзды су моншасында, 5,0 gnano3 және 10.

0 г Графит қоспалары, орта жылдамдықта 30 минут бойы араластырылады, осылайша ол араласады. Қоспаға біртіндеп 30GKMNO4 қосып, 0 ° C температурада 2 сағат араластырады. Үш колба шамамен 38 ° C температураға реттелетін тұрақты температурадағы су моншасына ауыстырылды, 30 сағат бойы жалғасты және орташа температуралық реакция жүргізілді.

Орта температурадағы реакция температурасынан кейін қоспаны 2000 мл стаканға құйып, 1000 мл-ге дейін ионсыздандырылған сумен сұйылтып, 200 мл (5%) H2O2 қосып, реакция сұйықтығы алтын түске айналды. Центрифугалау жоғары жылдамдықты центрифугамен жүргізілді және айналу жылдамдығы 4000 р/мин болды, алдын ала дайындалған 5% HCl және ионсыздандырылған сумен сүзіндідегі күкірт қышқылы күкірт қышқылы анықталғанша жуылады, ал суспензия Вакум кептіргіш түрінде ығыстырылды. тотыққан графит. 2) Графеннің тотықсыздануы қоңыр-сары суспензия алу үшін 100 мл сулы ерітіндідегі 100 мл алынған графит сиясында дисперсті болды, ал ультрадыбыстық жағдайлар үш ауызды колбаның астында дисперсті болды, 90 ° C дейін қыздырылды, 2 мл гидратталған гидрат тамшылатылды, мұнда көптеген жағдайларда өнім сүзіледі және сүзіледі. рет метанолмен және сумен, ал графен 60 ° C жоғары кептірілді.

1.3, жапондық Rigaku D / MAX-RB дифрактометрін (Cu нысанасы, Kα сәулеленуі, λ = 0,154056 нм), сканерлеу диапазоны 5 ° ~ 80 ° пайдаланып сынау және сипаттау XRD дифракциялық талдау; инфрақызыл спектроскопия (FT-IR) талдау ThermonicoLET компаниясының NEXUS Fourier түрлендіру инфрақызыл спектрі, KBR таблеткалары, толқын ұзындығы диапазоны 400 ~ 4000см-1; Раман спектроскопиясы (Раман) Британдық Ренишоудың INVIA типті микрокласссыз лазерлік Раман спектрометрін талдайды, рекордтық диапазон 100-ден 3200 см-1-ге дейін, лазерлік толқын ұзындығы 785 нм, кеңістіктік рұқсат 1 мкм бүйірлік бағыт, бойлық бойынша 1 мкм; сканерлеуші ​​электрондық микроскоп (SEM) S-4800 FESEM сканерлеуші ​​электрондық микроскопты қабылдайды; трансмиссивті электронды микроскоп (TEM) Жапонияның JEO фирмасының JEM-2100F типті өрісті жіберу рұқсаты жоғары трансмиссиялық электронды микроскопты қабылдайды; атомдық күшті сканерлеу зонд микроскобы (AFM) АҚШ-тың Veeco компаниясының Nanoscope4 типті атомдық күш микроскопын қабылдайды.

Қорытынды а. Графиттің тотығу процесінің тотығу процесін талдау арқылы, модификацияланған Хаммерс әдісі, онда жоғары температуралық реакция сатысы жойылды, ал графен ультрадыбыстық пилинг және гидратталған гидратты қалпына келтіру өңдеу арқылы алынды. B.

TEM және AFM сынақтарының нәтижелері графеннің қалыңдығы 0,36 нм, қабаттар саны 3 екенін көрсетеді. в.

Әдіс қауіпсіз және қарапайым, шығысы үлкен, басқаруға оңай, қағаз пішінді жұқа графенді жылдам және қарапайым, ауқымды дайындауды қамтамасыз етеді, графенді коммерциялық қолдану үшін негіз береді. .