पातलो कागज अक्साइड ग्रेफाइट र ग्राफिनको तयारी र विशेषता कसरी गरिन्छ?

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Umhlinzeki Wesiteshi Samandla Esiphathekayo

पातलो कागज जस्तो अक्सिडाइज्ड ग्रेफाइट तहलाई परिमार्जित हमर्स विधिद्वारा सफलतापूर्वक तयार पारिएको थियो, र तयार गरिएको पाना जस्तो अक्सिडाइज्ड ग्रेफाइट तहलाई हाइड्राजिनको साथ ग्राफिन न्यानोमटेरियलको रूपमा घटाइएको थियो। फुरियर ट्रान्सफॉर्म इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी (FT-IR), रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी (RS), एक्स-रे डिफ्र्याक्सन (XRD), स्क्यानिङ इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोप (SEM), ट्रान्समिटिंग इलेक्ट्रोरेक्टर (TEM), र एजेन्सी (AFM), आदि द्वारा संश्लेषण उत्पादनहरू। संरचना र प्रदर्शन विशेषता हो।

नतिजाहरूले देखाउँछन् कि ग्राफिनको मोटाई ०.३६ एनएम छ, तहहरूको संख्या ३ छ। यसको अतिरिक्त, परिमार्जित हमर्स विधिको प्रतिक्रिया संयन्त्र पातलो कागज जस्तो अक्सीकरण ग्रेफाइटको प्रतिक्रिया संयन्त्रद्वारा तयार गरिएको थियो, र ग्रेफाइट अक्सीकरणको अक्सीकरणको क्रममा हुने रासायनिक प्रतिक्रिया प्रक्रियाको विश्लेषण गरिएको थियो।

२००४ मा, GEIM आदिले मेकानिकल स्ट्रिपिङ विधि प्रयोग गरेर SP2 हाइब्रिडाइज्ड कार्बन परमाणु तहहरू मिलेर बनेको नयाँ दुई-आयामी परमाणु क्रिस्टल-ग्राफिन तयार गरे। ग्राफिनको आधारभूत संरचनात्मक एकाइ बेन्जिन छ युआन रिंग हो, जुन केवल ०.३४ एनएम हो।

त्यसकारण, ग्राफिनमा धेरै उत्कृष्ट भौतिक रसायन गुणहरू छन्, जस्तै स्टीलको १०० गुणा बलियो, १३०gPa सम्म, वाहक गतिशीलता १५००० cm2 / (v · s) सम्म पुग्छ, थर्मल चालकता ५०००W / (m · K) छ। यसको अतिरिक्त, ग्राफिनमा कोठाको तापक्रम क्वान्टम हल प्रभाव र कोठाको तापक्रम फेरोम्याग्नेटिक गुणहरू जस्ता विशेष गुणहरू पनि छन्। हाल, ग्राफिनको तयारी विधि मुख्यतया माइक्रो-मेकानिकल स्ट्रिपिङ विधि, रासायनिक वाष्प निक्षेपण, रासायनिक रेडक्स घटाउने विधि, क्रिस्टल एपिटेक्सियल वृद्धि विधि र विलायक ताप विधि हो।

ती मध्ये, माइक्रोमेकानिकल स्ट्रिपिङ विधिले माइक्रोन आकारको ग्राफिन तयार गर्न सक्छ, तर नियन्त्रणयोग्यता कम छ, ठूलो मात्रामा उत्पादन प्राप्त गर्न गाह्रो छ। SiC क्रिस्टलको सतहको कारणले गर्दा क्रिस्टल एपिटेक्सियल वृद्धि विधि पुनर्निर्माणको लागि प्रवण हुन्छ, त्यसैले ठूलो क्षेत्रफल, मोटाई एक ग्राफिन बराबर हुन्छ। रासायनिक वाष्प निक्षेपण विधि (CVD) धातुको एकल क्रिस्टल वा धातुको फिल्म भएको सब्सट्रेट हो, जसले पातलो तहको ग्राफिन पाना तह बढाउन सक्छ, तर ग्राफिनको शुद्धता उच्च हुँदैन, र ठूलो मात्रामा उत्पादन प्राप्त गर्न सकिँदैन।

विलायक ताप विधि उच्च तापक्रम र उच्च चाप जस्ता कठोर अवस्थाहरूको कारणले हो, र उत्पादन चालकता कम छ, र ठूलो मात्रामा उत्पादनको कुनै सम्भावना छैन। रासायनिक रेडक्स रिडक्सन विधि भनेको अल्ट्रासोनिक स्ट्रिपिङद्वारा ग्राफिन तयार गर्नु र हमर्स विधिद्वारा रिडक्सन प्रक्रिया गर्नु हो। विधिको छोटो उत्पादन चक्रको कारण, उच्च सिंथेटिक उत्पादनका फाइदाहरू व्यापक रूपमा प्रभावित र अध्ययन गरिएका छन्।

हमर विधिको क्रममा, ग्रेफाइट तयार गरिन्छ, जसमा कम तापक्रम (० डिग्री सेल्सियस), मध्यम तापक्रम (३८ डिग्री सेल्सियस) र उच्च तापक्रम (९८ डिग्री सेल्सियस) समावेश हुन्छ, र अक्सिडाइजिंग एजेन्ट H2SO4 र KMNO4 केन्द्रित हुन्छ। ग्रेफाइट अक्सिडेशन प्रक्रियाको अध्ययन मार्फत, हमर विधि परिमार्जन गरिएको छ, अर्थात्, मध्यम तापक्रम प्रतिक्रिया चरण विस्तार गरिएको समय अवधि, र उच्च तापक्रम प्रतिक्रिया चरण रद्द गरिएको छ। उच्च तापक्रम चरणको प्रतिक्रिया प्रक्रिया रद्द गर्दै, उच्च तापक्रम प्रतिक्रियाहरूमा सल्फ्यूरिक एसिडले गर्दा हुने विस्फोटन जोखिमहरूबाट बच्न मात्र होइन, तर उच्च तापक्रम चरणमा थर्मल विघटन प्रतिक्रियाबाट पनि बच्न, ग्रेफाइटको अक्सिडेशनको डिग्री घटाउने।

सिद्धान्त र प्रयोगमा, तहयुक्त अक्साइड तह कम तापक्रम र सुरक्षित र स्थिर अवस्थामा तयार गर्न सकिन्छ। ग्राफिन न्यानोमटेरियलहरू तयार गर्न तयारी ग्रेफाइटलाई हाइड्रेट हाइड्रेटले घटाइएको थियो, र तयारी पातलो कागज जस्तो अक्साइड ग्रेफाइट र ग्राफिन सामग्री उत्पादन गरिएको थियो। १, प्रयोग १।

१, कच्चा पदार्थ स्केल ग्रेफाइट (कणात्मकता: ३२५ जाल, पहिलो-समृद्ध न्यानोटेक्नोलोजी कं, लिमिटेड); केन्द्रित सल्फ्यूरिक एसिड (९५% ~ ९८%); पोटासियम परम्याङ्गनेट, सोडियम नाइट्रेट, हाइड्रोजनेटेड (३०%), हाइड्रोक्लोरिक एसिड, क्लोरिनेशन बेरियम, हाइड्रेट (८०%), आदि।

विश्लेषण गरिन्छ। माथिका औषधिहरू विशेष रूपमा उल्लेख गरिएको छैन, र तिनीहरू चाइना फार्मास्युटिकल ग्रुपको सांघाई केमिकल रिएजेन्ट कम्पनीबाट खरिद गरिएका हुन्। माथिका सबै अभिकर्मकहरू सिधै ह्यान्डल गरिएका छैनन्।

१.२, नमूना तयारी १) स्थिर तापक्रम चुम्बकीय बल र बरफको पानी स्नान, ५.० gnano३ र १० अन्तर्गत १००० मिलीलीटर तीन फ्लास्कमा २३० एमएल (९८%) गाढा सल्फ्यूरिक एसिडको पातलो कागज जस्तो अक्साइड मसी (GO) तह तयारी।

० ग्राम ग्रेफाइटको मिश्रण, मध्यम गतिमा ३० मिनेटसम्म हलचल गर्दै, ताकि यो मिसियोस्। मिश्रणमा बिस्तारै ३०GKMNO4 थपियो, र ० डिग्री सेल्सियसमा २ घण्टासम्म हलचल गरियो। तीनवटा फ्लास्कहरूलाई स्थिर तापक्रमको पानी बाथमा सारियो जुन लगभग ३८ डिग्री सेल्सियसको तापक्रममा समायोजन गरिएको थियो, ३० घण्टासम्म जारी रह्यो, र मध्यम तापक्रम प्रतिक्रिया गरियो।

मध्यम तापक्रम प्रतिक्रियाको तापक्रम पछि, मिश्रणलाई २००० मिलीलीटर बीकरमा स्थानान्तरण गरियो, विआयनीकृत पानीले १००० मिलीलीटरमा पातलो पारियो, र २०० मिलीलीटर (५%) H2O2 थपियो, र प्रतिक्रिया तरल सुनौलो रंगमा परिणत भयो। सेन्ट्रीफ्यूगेशन उच्च-गतिको सेन्ट्रीफ्यूजको साथ गरिएको थियो, र घुमाउने गति 4000 r/मिनेट थियो, फिल्टरेटमा सल्फ्यूरिक एसिड सल्फ्यूरिक एसिड पत्ता नलागेसम्म पूर्व-पूर्व-पूर्व-पूर्व-पूर्वनिर्धारित 5% HCl र विआयनीकृत पानीले धोइयो, र निलम्बनलाई बाष्पीकरण गर्ने डिशमा विस्थापित गरियो, 60 भ्याकुओमा भ्याकुम सुकाउँदै, अक्सिडाइज्ड ग्रेफाइट बनाउँदै। २) खैरो-पहेंलो निलम्बन प्राप्त गर्न १०० मिलीलीटर जलीय घोलमा १०० मिलीलीटर ग्राफाइट मसीको रिडक्सन छरिएको थियो, र अल्ट्रासाउन्ड अवस्थाहरूलाई तीन-मुख फ्लास्क मुनि छरिएको थियो, ९० डिग्री सेल्सियसमा तताइएको थियो, २ मिलीलीटर हाइड्रेटेड हाइड्रेट ड्रिप गरिएको थियो। यहाँ प्रतिक्रिया २४ घण्टा पछि फिल्टर गरिएको थियो, र परिणामस्वरूप उत्पादनलाई मिथेनोल र पानीले धेरै पटक धोइएको थियो, र ग्राफिनलाई ६० डिग्री सेल्सियस भन्दा माथि सुकाइएको थियो।

१.३, जापानी रिगाकु D / MAX-RB डिफ्र्याक्टोमिटर (Cu लक्ष्य, Kα विकिरण, λ = ०.१५४०५६ nm) प्रयोग गरेर परीक्षण र विशेषताकरण XRD डिफ्र्याक्सन विश्लेषण, स्क्यानिङ दायरा ५ ° ~ ८० °; इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी (FT-IR) विश्लेषण थर्मोनिकोलेटको NEXUS फूरियर ट्रान्सफर्म इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रम, KBR ट्याब्लेटहरू, तरंगदैर्ध्य दायरा ४०० ~ ४०००cm-१; रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी (रमन) ले ब्रिटिश रेनिशाको INVIA-प्रकारको माइक्रोक्लासलेस लेजर रमन स्पेक्ट्रोमिटरको विश्लेषण गर्दछ, रेकर्ड दायरा १०० देखि ३२०० cm-१ सम्म छ, लेजर तरंगदैर्ध्य ७८५ nm छ, स्थानिय रिजोल्युसन १ μm पार्श्व दिशा हो, अनुदैर्ध्य १ μm छ; स्क्यानिङ इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोप (SEM) ले S-४८०० FESEM स्क्यानिङ इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोप अपनाउँछ; ट्रान्समिसिभ इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोप (TEM) ले जापानको JEO कम्पनी JEM-2100F-प्रकारको फिल्ड ट्रान्समिट हाई-रिजोल्युसन ट्रान्समिशन इलेक्ट्रोन माइक्रोस्कोप अपनाउँछ; एटोमिक फोर्स स्क्यानिङ प्रोब माइक्रोस्कोप (AFM) ले US Veeco को Nanoscope4-प्रकारको एटोमिक फोर्स माइक्रोस्कोप अपनाउँछ।

निष्कर्ष क. ग्रेफाइट अक्सिडेशन प्रक्रियाको अक्सिडेशन प्रक्रियाको विश्लेषण गरेर, उच्च तापक्रम प्रतिक्रिया चरण रद्द गरिएको परिमार्जित हम्मर विधि, र अल्ट्रासाउन्ड पिलिङ र हाइड्रेटेड हाइड्रेट रिडक्सन उपचारद्वारा ग्राफिन प्राप्त गरिएको थियो। B.

TEM र AFM परीक्षणको नतिजाले ग्राफिनको मोटाई ०.३६ nm र तहहरूको संख्या ३ रहेको देखाउँछ। ग।

यो विधि सुरक्षित र सरल छ, उत्पादन ठूलो छ, नियन्त्रण गर्न सजिलो छ, पातलो कागज आकारको ग्राफिनको द्रुत र सरल, ठूलो मात्रामा तयारी प्रदान गर्दछ, ग्राफिनको व्यावसायिक प्रयोगको लागि आधार प्रदान गर्दछ। .