നേർത്ത പേപ്പർ ഓക്സൈഡ് ഗ്രാഫൈറ്റും ഗ്രാഫീനും തയ്യാറാക്കലും സ്വഭാവരൂപീകരണവും എങ്ങനെയാണ്?

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Proveïdor de centrals portàtils

നേർത്ത പേപ്പർ പോലുള്ള ഓക്സിഡൈസ്ഡ് ഗ്രാഫൈറ്റ് പാളി പരിഷ്കരിച്ച ഹമ്മേഴ്‌സ് രീതി ഉപയോഗിച്ച് വിജയകരമായി തയ്യാറാക്കി, തയ്യാറാക്കിയ ഷീറ്റ് പോലുള്ള ഓക്സിഡേഷൻ ഗ്രാഫൈറ്റ് പാളി ഒരു ഹൈഡ്രസൈൻ ഉപയോഗിച്ച് ഗ്രാഫീൻ നാനോ മെറ്റീരിയലായി ചുരുക്കി. ഫ്യൂറിയർ ട്രാൻസ്ഫോം ഇൻഫ്രാറെഡ് സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി (FT-IR), രാമൻ സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി (RS), എക്സ്-റേ ഡിഫ്രാക്ഷൻ (XRD), സ്കാനിംഗ് ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പ് (SEM), ട്രാൻസ്മിറ്റിംഗ് ഇലക്ട്രോറാക്ടർ (TEM), ഏജൻസി (AFM) മുതലായവയുടെ സിന്തസിസ് ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ. ഘടനയും പ്രകടനവും സ്വഭാവ സവിശേഷതകളാണ്.

ഗ്രാഫീനിന്റെ കനം 0.36 നാനോമീറ്റർ ആണെന്നും പാളികളുടെ എണ്ണം 3 ആണെന്നും ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു. കൂടാതെ, നേർത്ത പേപ്പർ പോലുള്ള ഓക്‌സിഡേഷൻ ഗ്രാഫൈറ്റിന്റെ പ്രതിപ്രവർത്തന സംവിധാനം ഉപയോഗിച്ചാണ് പരിഷ്‌ക്കരിച്ച ഹമ്മേഴ്‌സ് രീതിയുടെ പ്രതിപ്രവർത്തന സംവിധാനം തയ്യാറാക്കിയത്, ഗ്രാഫൈറ്റ് ഓക്‌സിഡേഷന്റെ ഓക്‌സിഡേഷൻ സമയത്ത് സംഭവിക്കുന്ന രാസപ്രവർത്തന പ്രക്രിയ വിശകലനം ചെയ്തു.

2004-ൽ, GEIM ഉം മറ്റുള്ളവരും ചേർന്ന് മെക്കാനിക്കൽ സ്ട്രിപ്പിംഗ് രീതി ഉപയോഗിച്ച് SP2 ഹൈബ്രിഡൈസ്ഡ് കാർബൺ ആറ്റോമിക് പാളികൾ ചേർന്ന ഒരു പുതിയ ദ്വിമാന ആറ്റോമിക് ക്രിസ്റ്റൽ-ഗ്രാഫീൻ തയ്യാറാക്കി. ഗ്രാഫീനിന്റെ അടിസ്ഥാന ഘടനാ യൂണിറ്റ് ഒരു ബെൻസീൻ ആറ് യുവാൻ വളയമാണ്, ഇത് 0.34 nm മാത്രമാണ്.

അതിനാൽ, ഗ്രാഫീനിന് നിരവധി മികച്ച ഭൗതിക രസതന്ത്ര ഗുണങ്ങളുണ്ട്, ഉദാഹരണത്തിന്, ഉരുക്കിന്റെ 100 മടങ്ങ് ശക്തി, 130gPa വരെ, കാരിയർ മൊബിലിറ്റി 15000 cm2 / (v · s) എത്തുന്നു, താപ ചാലകത 5000W / (m · K) ആണ്. കൂടാതെ, മുറിയിലെ താപനില ക്വാണ്ടം ഹാൾ ഇഫക്റ്റ്, മുറിയിലെ താപനില ഫെറോ മാഗ്നറ്റിക് ഗുണങ്ങൾ തുടങ്ങിയ പ്രത്യേക ഗുണങ്ങളും ഗ്രാഫീനിനുണ്ട്. നിലവിൽ, ഗ്രാഫീൻ തയ്യാറാക്കുന്ന രീതി പ്രധാനമായും മൈക്രോ മെക്കാനിക്കൽ സ്ട്രിപ്പിംഗ് രീതി, കെമിക്കൽ നീരാവി നിക്ഷേപം, കെമിക്കൽ റെഡോക്സ് റിഡക്ഷൻ രീതി, ക്രിസ്റ്റൽ എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വളർച്ചാ രീതി, ലായക താപ രീതി എന്നിവയാണ്.

അവയിൽ, മൈക്രോമെക്കാനിക്കൽ സ്ട്രിപ്പിംഗ് രീതി ഉപയോഗിച്ച് മൈക്രോൺ വലുപ്പത്തിലുള്ള ഗ്രാഫീൻ തയ്യാറാക്കാൻ കഴിയും, പക്ഷേ നിയന്ത്രണക്ഷമത കുറവാണ്, വലിയ തോതിലുള്ള ഉൽ‌പാദനം കൈവരിക്കാൻ പ്രയാസമാണ്. SiC ക്രിസ്റ്റലിന്റെ ഉപരിതലം കാരണം ക്രിസ്റ്റൽ എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വളർച്ചാ രീതി പുനർനിർമ്മാണത്തിന് സാധ്യതയുണ്ട്, അതിനാൽ ഒരു വലിയ വിസ്തീർണ്ണം, ഒരു കനം ഒരു ഗ്രാഫീന് തുല്യമാണ്. കെമിക്കൽ വേപ്പർ ഡിപ്പോസിഷൻ രീതി (CVD) ഒരു ലോഹ സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റൽ അല്ലെങ്കിൽ ഒരു ലോഹ ഫിലിം ഉപയോഗിച്ച് നിർമ്മിച്ച ഒരു അടിവസ്ത്രമാണ്, ഇത് ഒരു നേർത്ത പാളി ഗ്രാഫീൻ ഷീറ്റ് പാളി വളർത്താൻ കഴിയും, എന്നാൽ ഗ്രാഫീൻ പരിശുദ്ധി ഉയർന്നതല്ല, വലിയ തോതിലുള്ള ഉൽ‌പാദനം കൈവരിക്കാൻ കഴിയില്ല.

ഉയർന്ന താപനില, ഉയർന്ന മർദ്ദം തുടങ്ങിയ കഠിനമായ സാഹചര്യങ്ങൾ മൂലമാണ് ലായക താപ രീതി, കൂടാതെ ഉൽപ്പന്ന ചാലകത കുറവാണ്, കൂടാതെ വൻതോതിലുള്ള ഉൽപ്പാദനത്തിന് സാധ്യതയില്ല. അൾട്രാസോണിക് സ്ട്രിപ്പിംഗ്, ഹമ്മേഴ്‌സ് രീതി ഉപയോഗിച്ച് റിഡക്ഷൻ പ്രക്രിയ എന്നിവയിലൂടെ ഗ്രാഫീൻ തയ്യാറാക്കുന്നതാണ് കെമിക്കൽ റെഡോക്സ് റിഡക്ഷൻ രീതി. ഈ രീതിയുടെ ഹ്രസ്വമായ ഉൽപാദന ചക്രം കാരണം, ഉയർന്ന സിന്തറ്റിക് ഉൽപാദനത്തിന്റെ ഗുണങ്ങളെക്കുറിച്ച് വ്യാപകമായി പഠനങ്ങൾ നടക്കുന്നുണ്ട്.

ഹമ്മേഴ്‌സ് രീതി ഉപയോഗിച്ച്, താഴ്ന്ന താപനില (0 °C), ഇടത്തരം താപനില (38 °C), ഉയർന്ന താപനില (98 °C) എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് ഗ്രാഫൈറ്റ് തയ്യാറാക്കുന്നു, കൂടാതെ ഓക്സിഡൈസിംഗ് ഏജന്റ് സാന്ദ്രീകൃത H2SO4, KMNO4 എന്നിവയാണ്. ഗ്രാഫൈറ്റ് ഓക്‌സിഡേഷൻ പ്രക്രിയയെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനത്തിലൂടെ, ഹമ്മേഴ്‌സ് രീതി പരിഷ്‌ക്കരിക്കുന്നു, അതായത്, ഇടത്തരം താപനില പ്രതിപ്രവർത്തന ഘട്ടം ദീർഘിപ്പിക്കുകയും ഉയർന്ന താപനില പ്രതിപ്രവർത്തന ഘട്ടം റദ്ദാക്കുകയും ചെയ്യുന്ന കാലയളവ്. ഉയർന്ന താപനില ഘട്ടത്തിലെ പ്രതിപ്രവർത്തന പ്രക്രിയ റദ്ദാക്കുന്നതിലൂടെ, ഉയർന്ന താപനില പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളിൽ സൾഫ്യൂറിക് ആസിഡ് മൂലമുണ്ടാകുന്ന പൊട്ടിത്തെറി അപകടങ്ങൾ ഒഴിവാക്കുക മാത്രമല്ല, ഉയർന്ന താപനില ഘട്ടത്തിൽ താപ വിഘടന പ്രതിപ്രവർത്തനം ഒഴിവാക്കുകയും ഗ്രാഫൈറ്റിന്റെ ഓക്സീകരണത്തിന്റെ അളവ് കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

സിദ്ധാന്തത്തിലും പരീക്ഷണത്തിലും, പാളികളുള്ള ഓക്സൈഡ് പാളി കുറഞ്ഞ താപനിലയിലും സുരക്ഷിതവും സ്ഥിരതയുള്ളതുമായ സാഹചര്യങ്ങളിൽ തയ്യാറാക്കാൻ കഴിയും. ഗ്രാഫീൻ നാനോമെറ്റീരിയലുകൾ തയ്യാറാക്കുന്നതിനായി ഹൈഡ്രേറ്റ് ഹൈഡ്രേറ്റ് ഉപയോഗിച്ച് പ്രിപ്പറേറ്റീവ് ഗ്രാഫൈറ്റ് കുറയ്ക്കുകയും, പ്രിപ്പറേറ്റീവ് നേർത്ത പേപ്പർ പോലുള്ള ഓക്സൈഡ് ഗ്രാഫൈറ്റും ഗ്രാഫീൻ മെറ്റീരിയലും നിർമ്മിക്കുകയും ചെയ്തു. 1, പരീക്ഷണം 1.

1, അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ സ്കെയിൽ ഗ്രാഫൈറ്റ് (ഗ്രാനുലാരിറ്റി: 325 മെഷ്, ഫസ്റ്റ്-റിച്ച് നാനോ ടെക്നോളജി കമ്പനി, ലിമിറ്റഡ്); സാന്ദ്രീകൃത സൾഫ്യൂറിക് ആസിഡ് (95% ~ 98%); പൊട്ടാസ്യം പെർമാങ്കനേറ്റ്, സോഡിയം നൈട്രേറ്റ്, ഹൈഡ്രജനേറ്റഡ് (30%), ഹൈഡ്രോക്ലോറിക് ആസിഡ്, ക്ലോറിനേഷൻ ബേരിയം, ഹൈഡ്രേറ്റ് (80%), മുതലായവ.

വിശകലനം ചെയ്യുന്നു. മുകളിൽ പറഞ്ഞ മരുന്നുകൾ പ്രത്യേകം പരാമർശിച്ചിട്ടില്ല, അവ ചൈന ഫാർമസ്യൂട്ടിക്കൽ ഗ്രൂപ്പിന്റെ ഷാങ്ഹായ് കെമിക്കൽ റീജന്റ് കമ്പനിയിൽ നിന്നാണ് വാങ്ങിയത്. മുകളിൽ പറഞ്ഞ എല്ലാ റിയാജന്റുകളും നേരിട്ട് കൈകാര്യം ചെയ്യുന്നില്ല.

1.2, സാമ്പിൾ തയ്യാറാക്കൽ 1) സ്ഥിരമായ താപനില കാന്തിക ബലത്തിലും ഐസ് വാട്ടർ ബാത്തിലും, 5.0 gnano3 ഉം 10 ഉം ഉപയോഗിച്ച്, 1000 മില്ലി മൂന്ന് ഫ്ലാസ്കുകളിൽ 230 mL (98%) സാന്ദ്രീകൃത സൾഫ്യൂറിക് ആസിഡ് ഉപയോഗിച്ച് നേർത്ത പേപ്പർ പോലുള്ള ഓക്സൈഡ് മഷി (GO) പാളി തയ്യാറാക്കൽ.

0 ഗ്രാം ഗ്രാഫൈറ്റ് മിശ്രിതങ്ങൾ ഇടത്തരം വേഗതയിൽ 30 മിനിറ്റ് ഇളക്കുക, അങ്ങനെ അത് മിക്സ് ചെയ്യപ്പെടും. മിശ്രിതത്തിലേക്ക് 30GKMNO4 ക്രമേണ ചേർത്ത്, 0°C ൽ 2 മണിക്കൂർ ഇളക്കുക. മൂന്ന് ഫ്ലാസ്കുകളും ഏകദേശം 38°C താപനിലയിലേക്ക് ക്രമീകരിച്ച ഒരു സ്ഥിരമായ താപനില വാട്ടർ ബാത്തിലേക്ക് മാറ്റി, 30 മണിക്കൂർ തുടർന്നു, ഇടത്തരം താപനില പ്രതികരണം നടത്തി.

മീഡിയം ടെമ്പറേച്ചർ റിയാക്ഷന്റെ താപനിലയ്ക്ക് ശേഷം, മിശ്രിതം 2000 മില്ലി ബീക്കറിലേക്ക് മാറ്റി, ഡീയോണൈസ് ചെയ്ത വെള്ളത്തിൽ 1000 മില്ലിയിലേക്ക് ലയിപ്പിച്ച്, 200 മില്ലി (5%) H2O2 ചേർത്തു, റിയാക്ഷൻ ദ്രാവകം സ്വർണ്ണ നിറമായി മാറി. ഒരു ഹൈ-സ്പീഡ് സെൻട്രിഫ്യൂജ് ഉപയോഗിച്ചാണ് സെൻട്രിഫ്യൂഗേഷൻ നടത്തിയത്, ഭ്രമണ വേഗത 4000 r / മിനിറ്റ് ആയിരുന്നു, മുൻകൂട്ടി തയ്യാറാക്കിയ 5% HCl, ഡീയോണൈസ് ചെയ്ത വെള്ളം എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് ഫിൽട്രേറ്റിലെ സൾഫ്യൂറിക് ആസിഡ് സൾഫ്യൂറിക് ആസിഡ് കണ്ടെത്തുന്നതുവരെ കഴുകി, സസ്പെൻഷൻ ബാഷ്പീകരണ പാത്രത്തിൽ സ്ഥാനഭ്രംശം വരുത്തി, 60 വാക്വം വാക്വം ഉണക്കി, ഓക്സിഡൈസ് ചെയ്ത ഗ്രാഫൈറ്റ് രൂപപ്പെടുത്തി. 2) തത്ഫലമായുണ്ടാകുന്ന ഗ്രാഫൈറ്റ് മഷിയുടെ 100 മില്ലിയിൽ 100 ​​മില്ലി ജലീയ ലായനിയിൽ വിതറി തവിട്ട്-മഞ്ഞ സസ്പെൻഷൻ ലഭിച്ചു, അൾട്രാസൗണ്ട് അവസ്ഥകൾ മൂന്ന് വായകളുള്ള ഫ്ലാസ്കിന് കീഴിൽ വിതറി, 90 ° C വരെ ചൂടാക്കി, 2 മില്ലി ഹൈഡ്രേറ്റഡ് ഹൈഡ്രേറ്റ് ഡ്രിപ്പ് ചെയ്തു, ഇവിടെ 24 മണിക്കൂറിനു ശേഷം പ്രതികരണം ഫിൽട്ടർ ചെയ്തു, തത്ഫലമായുണ്ടാകുന്ന ഉൽപ്പന്നം മെഥനോൾ, വെള്ളം എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് പലതവണ കഴുകി, ഗ്രാഫൈൻ 60 ° C യിൽ കൂടുതൽ ഉണക്കി.

1.3, ജാപ്പനീസ് റിഗാകു D / MAX-RB ഡിഫ്രാക്റ്റോമീറ്റർ ഉപയോഗിച്ചുള്ള XRD ഡിഫ്രാക്ഷൻ വിശകലനം (Cu ടാർഗെറ്റ്, Kα റേഡിയേഷൻ, λ = 0.154056 nm), സ്കാനിംഗ് പരിധി 5 ° ~ 80 °; ഇൻഫ്രാറെഡ് സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി (FT-IR) വിശകലനം തെർമോണിക്കോലെറ്റിന്റെ NEXUS ഫ്യൂറിയർ ട്രാൻസ്ഫോം ഇൻഫ്രാറെഡ് സ്പെക്ട്രം, KBR ടാബ്‌ലെറ്റുകൾ, തരംഗദൈർഘ്യ പരിധി 400 ~ 4000cm-1; ബ്രിട്ടീഷ് റെനിഷോയുടെ രാമൻ സ്പെക്ട്രോമീറ്ററായ INVIA-തരം മൈക്രോക്ലാസ്ലെസ് ലേസർ രാമൻ സ്പെക്ട്രോമീറ്ററിനെ രാമൻ സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി (രാമൻ) വിശകലനം ചെയ്യുന്നു, റെക്കോർഡ് ശ്രേണി 100 മുതൽ 3200 cm-1 വരെയാണ്, ലേസർ തരംഗദൈർഘ്യം 785 nm ആണ്, സ്പേഷ്യൽ റെസല്യൂഷൻ 1 μm ലാറ്ററൽ ദിശയാണ്, രേഖാംശ 1 μm വരെ; സ്കാനിംഗ് ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പ് (SEM) ഒരു S-4800 FESEM സ്കാനിംഗ് ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പ് സ്വീകരിക്കുന്നു; ട്രാൻസ്മിസീവ് ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പ് (TEM) ജപ്പാൻ കമ്പനിയായ JEM-2100F-ടൈപ്പ് ഫീൽഡ് ട്രാൻസ്മിറ്റ് ഹൈ-റെസല്യൂഷൻ ട്രാൻസ്മിഷൻ ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പ് സ്വീകരിച്ചു; ആറ്റോമിക് ഫോഴ്സ് സ്കാനിംഗ് പ്രോബ് മൈക്രോസ്കോപ്പ് (AFM) യുഎസ് വീക്കോയുടെ നാനോസ്കോപ്പ്4-ടൈപ്പ് ആറ്റോമിക് ഫോഴ്സ് മൈക്രോസ്കോപ്പ് സ്വീകരിച്ചു.

ഉപസംഹാരം എ. ഗ്രാഫൈറ്റ് ഓക്‌സിഡേഷൻ പ്രക്രിയയുടെ ഓക്‌സിഡേഷൻ പ്രക്രിയ വിശകലനം ചെയ്തുകൊണ്ട്, ഉയർന്ന താപനില പ്രതിപ്രവർത്തന ഘട്ടം റദ്ദാക്കിയ പരിഷ്‌ക്കരിച്ച ഹമ്മേഴ്‌സ് രീതി, അൾട്രാസൗണ്ട് പീലിംഗ്, ഹൈഡ്രേറ്റഡ് ഹൈഡ്രേറ്റ് റിഡക്ഷൻ ട്രീറ്റ്‌മെന്റ് എന്നിവയിലൂടെ ഗ്രാഫീൻ ലഭിച്ചു. B.

TEM, AFM പരിശോധനാ ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നത് ഗ്രാഫീനിന്റെ കനം 0.36 nm ആണെന്നും പാളികളുടെ എണ്ണം 3 ആണെന്നും ആണ്. സി.

ഈ രീതി സുരക്ഷിതവും ലളിതവുമാണ്, ഔട്ട്‌പുട്ട് വലുതാണ്, നിയന്ത്രിക്കാൻ എളുപ്പമാണ്, നേർത്ത കടലാസ് ആകൃതിയിലുള്ള ഗ്രാഫീന്റെ വേഗത്തിലും ലളിതമായും വലിയ തോതിലുള്ള തയ്യാറെടുപ്പ് നൽകുന്നു, ഗ്രാഫീനിന്റെ വാണിജ്യ പ്രയോഗത്തിന് ഒരു അടിത്തറ നൽകുന്നു. .