Kaip vyksta plono popieriaus oksido grafito ir grafeno paruošimas ir apibūdinimas

Аўтар: Iflowpower - Cyflenwr Gorsaf Bŵer Cludadwy

Plonas į popierių panašus oksiduotas grafito sluoksnis buvo sėkmingai paruoštas modifikuotu Hummers metodu, o paruoštas lakštinis oksidacinis grafito sluoksnis redukuotas kaip grafeno nanomedžiaga hidrazinu. Sintezės produktai pagal Furjė transformacijos infraraudonųjų spindulių spektroskopiją (FT-IR), Ramano spektroskopiją (RS), rentgeno spindulių difrakciją (XRD), skenuojamąjį elektronų mikroskopą (SEM), perduodantį elektrotraktorių (TEM) ir agentūrą (AFM) ir kt. Apibūdinama struktūra ir veikimas.

Rezultatai rodo, kad grafeno storis – 0,36 nm, sluoksnių skaičius – 3. Be to, buvo parengtas modifikuoto Hummers metodo reakcijos mechanizmas plono popieriaus pavidalo oksidacinio grafito reakcijos mechanizmu, ištirtas grafito oksidacijos oksidacijos metu vykstantis cheminės reakcijos procesas.

2004 m. GEIM ir kt. sukūrė naują dvimatį atominį kristalinį grafeną, sudarytą iš SP2 hibridizuotų anglies atomų sluoksnių, naudojant mechaninio pašalinimo metodą. Pagrindinis grafeno struktūrinis vienetas yra benzeno šešių juanių žiedas, kuris yra tik 0,34 nm.

Todėl grafenas turi daug puikių fizikinių cheminių savybių, tokių kaip 100 kartų didesnis už plieno stiprumą, iki 130gPa, nešiklio mobilumas siekia 15000 cm2/(v · s), šilumos laidumas 5000W/(m · K ). Be to, grafenas taip pat turi ypatingų savybių, tokių kaip kambario temperatūros kvantinis Holo efektas ir kambario temperatūros feromagnetinės savybės. Šiuo metu grafeno paruošimo metodas daugiausia yra mikromechaninis pašalinimo metodas, cheminis nusodinimas garais, cheminis redokso redukcijos metodas, kristalų epitaksinio augimo metodas ir tirpiklio šilumos metodas.

Tarp jų mikromechaninis pašalinimo metodas gali paruošti mikronų dydžio grafeną, tačiau valdymas yra mažas, sunku pasiekti didelio masto gamybą. Kristalų epitaksinio augimo metodas yra linkęs rekonstruoti dėl SiC kristalo paviršiaus, todėl didelis plotas, storis yra lygus vienam grafenui. Cheminis garų nusodinimo metodas (CVD) yra substratas su metaliniu monokristalu arba metaline plėvele, kuri gali išauginti plonasluoksnį grafeno lakšto sluoksnį, tačiau grafeno grynumas nėra aukštas ir didelio masto gamyba nepasiekiama.

Tirpiklio šilumos metodas yra dėl atšiaurių sąlygų, tokių kaip aukšta temperatūra ir aukštas slėgis, o produkto laidumas yra mažas ir nėra galimybės masiškai gaminti. Cheminio redokso redukcijos metodas yra grafeno paruošimas ultragarso pašalinimo ir redukcijos procesu Hummers metodu. Dėl trumpo metodo gamybos ciklo didelės sintetinės gamybos pranašumai yra plačiai veikiami ir tyrimai.

Taikant Hummers metodą, ruošiamas grafitas, įskaitant žemą temperatūrą (0 ° C), vidutinę temperatūrą (38 ° C) ir aukštą temperatūrą (98 ° C), o oksidatorius yra koncentruotas H2SO4 ir KMNO4. Tiriant grafito oksidacijos procesą, Hummers metodas yra modifikuojamas, tai yra, laikotarpis, per kurį pratęsiamas vidutinės temperatūros reakcijos etapas, o aukšto temperatūros reakcijos etapas atšaukiamas. Aukštos temperatūros stadijos reakcijos proceso atšaukimas, ne tik išvengiant išsiveržimo pavojų, kurį sukelia sieros rūgštis vykstant aukštos temperatūros reakcijoms, bet ir išvengiant terminio skilimo reakcijos aukštoje temperatūroje, sumažinant grafito oksidacijos laipsnį.

Teoriškai ir eksperimente sluoksniuotą oksido sluoksnį galima paruošti žemoje temperatūroje ir saugiomis bei stabiliomis sąlygomis. Paruošiamasis grafitas buvo redukuotas hidrato hidratu, kad būtų paruoštos grafeno nanomedžiagos, ir buvo pagamintas preparatinis plonas popierius panašus oksido grafitas ir grafeno medžiaga. 1, eksperimentas 1.

1, žaliavos skalės grafitas (granuliuotumas: 325 tinklelis, pirmasis turtingas nanotechnologijų Co., Ltd.); koncentruota sieros rūgštis (95% ~ 98%); kalio permanganatas, natrio nitratas, hidrintas (30%), druskos rūgštis, chlorinimas Baris, hidratas (80%) ir kt.

yra analizuojami. Minėti vaistai nėra specialiai paminėti, jie yra įsigyti iš Kinijos farmacijos grupės Shanghai Chemical Reagent Company. Visi aukščiau išvardyti reagentai nėra tiesiogiai tvarkomi.

1.2, mėginio paruošimas 1) 230 ml (98 %) koncentruotos sieros rūgšties sluoksnio paruošimas plonu į popierių panašaus oksidinio rašalo (GO) 1000 ml trijose kolbose, veikiant pastovios temperatūros magnetinei jėgai ir ledinio vandens vonioje, 5,0 gnano3 ir 10.

0 g Grafito mišiniai, maišant vidutiniu greičiu 30 min., kad susimaišytų. Į mišinį palaipsniui pridedama 30GKMNO4 ir maišoma 0 °C temperatūroje 2 valandas. Trys kolbos buvo perkeltos į pastovios temperatūros vandens vonią, kurios temperatūra buvo sureguliuota iki maždaug 38 °C, tęsiama 30 valandų ir buvo atlikta vidutinės temperatūros reakcija.

Pasibaigus vidutinės temperatūros reakcijos temperatūrai, mišinys supilamas į 2000 ml stiklinę, praskiedžiamas dejonizuotu vandeniu iki 1000 ml ir pridedama 200 ml (5%) H2O2, o reakcijos skystis tapo auksinės spalvos. Centrifuguojama didelio greičio centrifuga, sukimosi greitis 4000 aps./min., plaunama iš anksto paruoštu 5% HCl ir dejonizuotu vandeniu, kol filtrate buvo aptikta sieros rūgštis sieros rūgštis, o suspensija išstumiama į garinimo indą, vakuumo oksiduotą, džiovinant, 60. grafitas. 2) grafeno redukcija buvo disperguota 100 ml gauto grafito rašalo 100 ml vandeninio tirpalo, kad gautųsi rudai geltona suspensija, o ultragarso sąlygos buvo išsklaidytos trijų burnų kolboje, pakaitintos iki 90 ° C, lašinama 2 ml hidratuoto hidrato, po to, kai buvo filtruojamas 2 val. metanoliu ir vandeniu, o grafenas džiovinamas 60 ° C temperatūroje.

1.3, bandymas ir apibūdinimas XRD difrakcijos analizė naudojant japonišką Rigaku D / MAX-RB difraktometrą (Cu taikinys, Kα spinduliuotė, λ = 0,154056 nm), skenavimo diapazonas 5 ° ~ 80 °; infraraudonųjų spindulių spektroskopijos (FT-IR) analizė ThermonicoLET NEXUS Furjė transformacijos infraraudonųjų spindulių spektras, KBR tabletės, bangų ilgių diapazonas 400 ~ 4000cm-1; Ramano spektroskopija (Raman) analizuoja britų Renishaw INVIA tipo beklasį lazerinį Ramano spektrometrą, Rekordinis diapazonas yra nuo 100 iki 3200 cm-1, lazerio bangos ilgis 785 nm, erdvinė skiriamoji geba 1 μm šonine kryptimi, išilgine iki 1 μm; skenuojantis elektroninis mikroskopas (SEM) naudoja S-4800 FESEM skenuojantį elektronų mikroskopą; pralaidus elektronų mikroskopas (TEM) priima Japonijos JEO įmonės JEM-2100F tipo lauko perdavimo didelės raiškos perdavimo elektronų mikroskopą; Atominės jėgos skenavimo zondo mikroskopas (AFM) naudoja US Veeco Nanoscope4 tipo atominės jėgos mikroskopą.

Išvada a. Analizuojant grafito oksidacijos proceso oksidacijos procesą, modifikuotas Hummers metodas, kurio metu buvo atšauktas aukštos temperatūros reakcijos etapas, o grafenas buvo gautas ultragarso lupimo ir hidratuoto hidrato redukcijos būdu. B.

TEM ir AFM testų rezultatai rodo, kad grafeno storis 0,36 nm, sluoksnių skaičius – 3. c.

Metodas yra saugus ir paprastas, išeiga didelė, lengvai valdoma, užtikrina greitą ir paprastą didelio masto plono popieriaus formos grafeno paruošimą, sudaro pagrindą komerciniam grafeno pritaikymui. .