얇은 종이 산화물 흑연 및 그래핀 제조 및 특성화는 어떻게 됩니까?

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변형된 Hummers 방법을 통해 얇은 종이와 같은 산화흑연 층을 성공적으로 제조하였고, 제조된 시트와 같은 산화흑연 층을 하이드라진과 함께 그래핀 나노물질로 환원하였다. 푸리에 변환 적외선 분광법(FT-IR), 라만 분광법(RS), 엑스선 회절(XRD), 주사 전자 현미경(SEM), 투과 전기 분해법(TEM), 에이전시(AFM) 등에 의한 합성산물 구조와 성능의 특징을 설명합니다.

결과는 그래핀의 두께가 0.36nm이고, 층수는 3개임을 보여줍니다. 또한, 얇은 종이와 같은 산화흑연의 반응기구를 이용하여 변형 험머스법의 반응기구를 제조하고, 흑연의 산화과정에서 일어나는 화학반응 과정을 분석하였다.

2004년, GEIM 연구팀은 기계적 제거법을 사용하여 SP2 혼성화된 탄소 원자층으로 구성된 새로운 2차원 원자 결정 그래핀을 제조했습니다. 그래핀의 기본 구조 단위는 벤젠 6원고리로, 그 크기는 0.34nm에 불과합니다.

따라서 그래핀은 강철의 100배에 달하는 강도, 최대 130gPa, 캐리어 이동도는 15000 cm2/(v·s), 열전도도는 5000W/(m·K) 등 많은 우수한 물리화학적 특성을 가지고 있습니다. 그 외에도 그래핀은 상온 양자 홀 효과, 상온 강자성 등의 특수한 성질도 가지고 있습니다. 현재 그래핀 제조 방법은 주로 미세기계적 박리법, 화학기상증착법, 화학적 산화환원환원법, 결정 에피택셜 성장법, 용매가열법 등이 있습니다.

그 중, 미세기계적 박리법은 마이크론 크기의 그래핀을 제조할 수 있으나, 제어성이 낮아 대량 생산이 어렵다. 결정 에피택셜 성장법은 SiC 결정의 표면이 재구성되기 쉽기 때문에 대면적, 두께가 그래핀 1개와 같다. 화학기상증착법(CVD)은 금속 단결정 또는 금속 필름을 기판으로 하여 얇은 층의 그래핀 시트층을 성장시킬 수 있으나, 그래핀 순도가 높지 않고 대량 생산이 불가능하다.

용매가열법은 고온, 고압 등의 가혹한 조건을 가지고 있어 제품의 전도도가 낮아 대량생산이 불가능하다. 화학적 산화환원 환원법은 초음파 분리 및 험머스법에 의한 환원 과정을 거쳐 그래핀을 제조하는 것입니다. 이 방법의 생산 주기가 짧기 때문에, 대량 합성 생산의 이점이 광범위하게 영향을 받고 연구되고 있다.

허머스법에서는 흑연을 제조하는데, 이때 저온(0℃), 중온(38℃), 고온(98℃)의 과정을 거치며, 산화제로는 농축된 H2SO4와 KMNO4를 사용한다. 흑연 산화 공정에 대한 연구를 통해 험머스 방법을 변형하였는데, 즉 중온 반응 단계의 시간을 늘리고 고온 반응 단계를 취소한 것이다. 고온 단계의 반응 과정을 취소하면 고온 반응 중 황산으로 인한 폭발 위험을 피할 수 있을 뿐만 아니라 고온 단계에서 열분해 반응을 피하고 흑연의 산화 정도를 줄일 수 있습니다.

이론과 실험을 통해, 층상 산화물 층은 낮은 온도와 안전하고 안정적인 조건에서 제조될 수 있다. 제조용 흑연을 수화물 환원시켜 그래핀 나노물질을 제조하고, 제조용 얇은 종이와 같은 산화물 흑연과 그래핀 물질을 생산하였다. 1, 실험 1.

1, 원료 스케일 흑연 (입도 : 325 메시, 제일풍부나노기술유한회사); 농황산 (95 % ~ 98 %); 과망간산칼륨, 질산나트륨, 수소화 (30 %), 염산, 염소화 바륨, 수화물 (80 %) 등.

분석됩니다. 위 약물은 특별히 언급되지 않았으며, 중국제약그룹의 상하이화학시약회사에서 구입한 것입니다. 위의 모든 시약은 직접 취급되지 않습니다.

1.2, 시료 준비 1) 3개의 플라스크 1000ml에 230ml(98%)의 농축 황산을 넣고 일정한 온도 자기력과 얼음물 욕조, 5.0 gnan3 및 10의 조건에서 얇은 종이와 같은 산화물 잉크(GO) 층을 준비한다.

0 g 흑연 혼합물을 넣고 중간 속도로 30분 동안 교반하여 혼합합니다. 혼합물에 30GKMNO4를 조금씩 첨가하고, 0°C에서 2시간 동안 교반한다. 3개의 플라스크를 약 38°C로 조정된 항온수조에 옮겨 30시간 동안 방치한 후 중온 반응을 진행했다.

중온반응 후, 혼합물을 2000ml 비이커에 옮기고, 탈이온수로 1000ml로 희석한 후, 200ml(5%) H2O2를 첨가하였고, 반응액은 황금색으로 변하였다. 원심분리는 고속 원심분리기를 사용하여 수행하였고, 회전 속도는 4000 r/min이었고, 여과액에 황산이 검출될 때까지 미리 준비한 5% HCl과 탈이온수로 세척한 후, 현탁액을 증발접시에 옮겨 담고, 60℃ 진공 건조하여 산화흑연을 형성하였다. 2) 그래핀의 환원을 생성된 흑연 잉크 100ml에 100ml 수용액에 분산시켜 황갈색 현탁액을 얻고, 초음파 조건 하에서 3구 플라스크에 분산시키고, 90℃로 가열한 후, 수화수화물 2ml를 떨어뜨린다. 여기에 반응물을 24시간 조건으로 여과하고, 생성된 생성물을 메탄올과 물로 여러 번 세척한 후, 그래핀을 60℃에서 건조시켰다.

1.3, 시험 및 특성화 XRD 회절 분석은 일본 Rigaku D/MAX-RB 회절계(Cu 타겟, Kα 방사선, λ = 0.154056 nm), 주사 범위 5 ° ~ 80 °를 사용; 적외선 분광법(FT-IR) 분석 ThermonicoLET의 NEXUS 푸리에 변환 적외선 스펙트럼, KBR 정제, 파장 범위 400 ~ 4000cm-1; 라만 분광법(Raman)은 영국 Renishaw의 INVIA형 마이크로클래스리스 레이저 라만 분광기를 분석합니다. 기록 범위는 100~3200cm-1, 레이저 파장은 785 nm, 공간 분해능은 측면 방향으로 1 μm, 종방향으로 1 μm입니다. 주사 전자 현미경(SEM)은 S-4800 FESEM 주사 전자 현미경을 채택했습니다. 투과전자현미경(TEM)은 일본 JEO사의 JEM-2100F형 필드 투과 고해상도 투과전자현미경을 채택하였고, 원자간력 주사 탐침현미경(AFM)은 미국 Veeco사의 Nanoscope4형 원자간력현미경을 채택하였습니다.

결론 a. 흑연 산화 공정의 산화 과정을 분석하여 고온 반응 단계를 취소하고 초음파 박리 및 수화수화물 환원 처리를 통해 그래핀을 얻은 변형된 허머스법을 사용하였다. B.

TEM과 AFM 실험 결과에 따르면 그래핀의 두께는 0.36nm이고, 층수는 3개이다. 기음.

이 방법은 안전하고 간단하며, 생산량이 많고 제어하기 쉬우며, 얇은 종이 모양의 그래핀을 빠르고 간단하게 대량으로 제조할 수 있어 그래핀의 상업적 응용을 위한 기반을 제공합니다. .