Bagaimanakah penyediaan dan pencirian grafit oksida kertas nipis dan grafena

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Pārnēsājamas spēkstacijas piegādātājs

Lapisan grafit teroksida seperti kertas nipis telah berjaya disediakan dengan kaedah Hummer yang diubah suai, dan lapisan grafit pengoksidaan seperti lembaran yang disediakan telah dikurangkan sebagai bahan nano graphene dengan hidrazin. Produk sintesis oleh Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), Raman Spectroscopy (RS), X-ray Difraction (XRD), Scanning Electron Microscope (SEM), Transmitting Electroractor (TEM), dan Agency (AFM), dsb. Struktur dan prestasi dicirikan.

Keputusan menunjukkan bahawa ketebalan graphene ialah 0.36 nm, bilangan lapisan ialah 3. Di samping itu, mekanisme tindak balas kaedah Hummer yang diubah suai telah disediakan oleh mekanisme tindak balas grafit pengoksidaan seperti kertas nipis, dan proses tindak balas kimia yang berlaku semasa pengoksidaan pengoksidaan grafit dianalisis.

Pada tahun 2004, GEIM et al, menyediakan grafena kristal atom dua dimensi baharu yang terdiri daripada lapisan atom karbon hibrid SP2 menggunakan kaedah pelucutan mekanikal. Unit struktur asas graphene ialah cincin benzena enam yuan, iaitu hanya 0.34 nm.

Oleh itu, graphene mempunyai banyak sifat kimia fizikal yang sangat baik, seperti 100 kali ganda kekuatan keluli, sehingga 130gPa, mobiliti pembawa mencapai 15000 cm2 / (v · s), kekonduksian terma ialah 5000W / (m · K ). Selain itu, graphene juga mempunyai sifat-sifat istimewa seperti kesan Hall kuantum suhu bilik dan sifat feromagnetik suhu bilik. Pada masa ini, kaedah penyediaan graphene adalah terutamanya kaedah pelucutan mikro-mekanikal, pemendapan wap kimia, kaedah pengurangan redoks kimia, kaedah pertumbuhan epitaxial kristal dan kaedah haba pelarut.

Antaranya, kaedah pelucutan mikromekanikal boleh menyediakan graphene saiz mikron, tetapi kebolehkawalannya rendah, sukar untuk mencapai pengeluaran berskala besar. Kaedah pertumbuhan kristal epitaxial terdedah kepada pembinaan semula kerana permukaan kristal SiC, supaya kawasan yang besar, ketebalan adalah sama dengan satu graphene. Kaedah pemendapan wap kimia (CVD) ialah substrat dengan kristal tunggal logam atau filem logam, yang boleh menumbuhkan lapisan kepingan graphene lapisan nipis, tetapi ketulenan graphene tidak tinggi, dan pengeluaran berskala besar tidak dapat dicapai.

Kaedah haba pelarut adalah disebabkan oleh keadaan yang teruk seperti suhu tinggi dan tekanan tinggi, dan kekonduksian produk adalah rendah, dan tidak ada kemungkinan pengeluaran besar-besaran. Kaedah pengurangan redoks kimia adalah untuk menyediakan graphene melalui proses pelucutan dan pengurangan ultrasonik dengan kaedah Hummers. Disebabkan oleh kitaran pengeluaran kaedah yang pendek, kelebihan pengeluaran sintetik yang tinggi terjejas secara meluas dan kajian.

Semasa kaedah Hummers, grafit disediakan, termasuk suhu rendah (0 ° C), suhu sederhana (38 ° C) dan suhu tinggi (98 ° C), dan agen pengoksidaan ialah H2SO4 dan KMNO4 pekat. Melalui kajian proses pengoksidaan grafit, kaedah Hummers diubahsuai, iaitu tempoh masa di mana peringkat tindak balas suhu sederhana dilanjutkan, dan peringkat tindak balas suhu tinggi dibatalkan. Membatalkan proses tindak balas peringkat suhu tinggi, bukan sahaja mengelakkan bahaya letusan yang disebabkan oleh asid sulfurik semasa tindak balas suhu tinggi, tetapi juga mengelakkan tindak balas penguraian haba dalam peringkat suhu tinggi, mengurangkan tahap pengoksidaan grafit.

Dalam teori dan eksperimen, lapisan oksida berlapis boleh disediakan di bawah suhu rendah dan keadaan selamat dan stabil. Grafit persediaan telah dikurangkan oleh hidrat hidrat untuk menyediakan bahan nano graphene, dan bahan grafit oksida dan graphene seperti kertas nipis sediaan telah dihasilkan. 1, percubaan 1.

1, grafit skala bahan mentah (butiran: 325 mesh, pertama-kaya nanoteknologi Co., Ltd.); asid sulfurik pekat (95% ~ 98%); kalium permanganat, natrium nitrat, terhidrogenasi (30%), asid hidroklorik, pengklorinan Barium, hidrat (80%), dsb.

dianalisis. Ubat-ubatan di atas tidak disebut secara khusus, dan ia dibeli daripada Shanghai Chemical Reagent Company of China Pharmaceutical Group. Semua reagen di atas tidak dikendalikan secara langsung.

1.2, penyediaan sampel 1) Penyediaan lapisan dakwat oksida (GO) seperti kertas nipis 230 mL (98%) asid sulfurik pekat dalam 1000 ml tiga kelalang, di bawah daya magnet suhu malar dan mandi air ais, 5.0 gnano3 dan 10.

0 g Campuran grafit, kacau sederhana pada kelajuan sederhana selama 30 minit, supaya ia bercampur. 30GKMNO4 ditambah secara beransur-ansur ke dalam campuran, dan kacau pada 0 ° C selama 2 jam. Ketiga-tiga kelalang itu dipindahkan ke dalam tab mandi air suhu malar yang telah dilaraskan kepada suhu sekitar 38 ° C, diteruskan selama 30 jam, dan tindak balas suhu sederhana dijalankan.

Selepas suhu tindak balas suhu sederhana, campuran dipindahkan ke dalam bikar 2000 ml, dicairkan dengan air ternyahion hingga 1000 mL, dan 200 mL (5%) H2O2 ditambah, dan cecair tindak balas bertukar menjadi warna keemasan. Sentrifugasi dilakukan dengan emparan berkelajuan tinggi, dan kelajuan putaran ialah 4000 r / min, dibasuh dengan HCl 5% HCl pra-pra-pra-pra-bentuk dan air ternyahion sehingga asid sulfurik asid sulfurik dalam turasan dikesan, dan ampaian disesarkan dalam pinggan penyejatan vakum, vakum teroksida, mengeringkan 60. 2) Pengurangan graphene ditaburkan dalam 100 ml dakwat grafit yang terhasil dalam 100 ml larutan akueus untuk mendapatkan penggantungan coklat-kuning, dan keadaan ultrabunyi tersebar di bawah kelalang tiga mulut, dipanaskan hingga 90 ° C, titisan 2 ml terhidrat terhidrat di bawah keadaan 24 kali terhidrat, di sini dan hasil tindak balas telah ditapis di bawah 24 kali ganda. dengan metanol dan air, dan graphene telah dikeringkan pada suhu lebih 60 ° C.

1.3, ujian dan pencirian analisis difraksi XRD menggunakan difraktometer Rigaku D / MAX-RB Jepun (sasaran Cu, sinaran Kα, λ = 0.154056 nm), julat pengimbasan 5 ° ~ 80 °; analisis spektroskopi inframerah (FT-IR) ThermonicoLET&39;s NEXUS Fourier mengubah spektrum inframerah, tablet KBR, julat panjang gelombang 400 ~ 4000cm-1; Spektroskopi Raman (Raman) menganalisis spektrometer Raman laser tanpa kelas mikro jenis INVIA dari British Renishaw, Julat rekod adalah dari 100 hingga 3200 cm-1, panjang gelombang laser ialah 785 nm, resolusi spatial ialah 1 μm arah sisi, membujur hingga 1 μm; mikroskop elektron pengimbasan (SEM) menggunakan mikroskop elektron pengimbasan S-4800 FESEM; mikroskop elektron pemancar (TEM) mengguna pakai medan jenis JEM-2100F syarikat JEO Jepun menghantar mikroskop elektron penghantaran resolusi tinggi; Mikroskop probe pengimbasan daya atom (AFM) menggunakan mikroskop daya atom jenis Nanoscope4 milik Veeco AS.

Kesimpulan a. Dengan menganalisis proses pengoksidaan proses pengoksidaan grafit, kaedah Hummer yang diubah suai di mana peringkat tindak balas suhu tinggi telah dibatalkan, dan graphene diperolehi melalui rawatan pengelupasan ultrasound dan pengurangan hidrat terhidrat. B.

Keputusan ujian TEM dan AFM menunjukkan bahawa ketebalan graphene ialah 0.36 nm, bilangan lapisan ialah 3. c.

Kaedah ini selamat dan mudah, outputnya besar, mudah dikawal, menyediakan penyediaan graphene berbentuk kertas nipis yang cepat dan ringkas, menyediakan asas untuk aplikasi komersial graphene. .