Si bëhet përgatitja dhe karakterizimi i oksidit të hollë të letrës së grafitit dhe grafenit

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Προμηθευτής φορητών σταθμών παραγωγής ενέργειας

Shtresa e hollë e grafitit e oksiduar në formë letre u përgatit me sukses me metodën e modifikuar Hummers dhe shtresa e përgatitur e grafitit të oksidimit si fletë u reduktua si një nanomaterial grafeni me një hidrazinë. Produktet e sintezës nga Fourier transformojnë spektroskopinë infra të kuqe (FT-IR), spektroskopinë Raman (RS), difraksionin me rreze X (XRD), mikroskopin elektronik skanues (SEM), elektroraktorin transmetues (TEM) dhe agjencinë (AFM), etj. Struktura dhe performanca karakterizohen.

Rezultatet tregojnë se trashësia e grafenit është 0.36 nm, numri i shtresave është 3. Për më tepër, mekanizmi i reagimit të metodës së modifikuar Hummers u përgatit nga mekanizmi i reagimit të grafitit të hollë të oksidimit në formë letre dhe u analizua procesi i reaksionit kimik që ndodh gjatë oksidimit të oksidimit të grafitit.

Në vitin 2004, GEIM et al, përgatitën një kristal-grafen atomik dydimensional të ri të përbërë nga shtresa atomike të karbonit të hibridizuara SP2 duke përdorur metodën e zhveshjes mekanike. Njësia bazë strukturore e grafenit është një unazë benzeni gjashtë juanë, e cila është vetëm 0,34 nm.

Prandaj, grafeni ka shumë veti të shkëlqyera të kimisë fizike, të tilla si forca 100 herë më e madhe e çelikut, deri në 130 gPa, lëvizshmëria e bartësit arrin 15000 cm2 / (v · s), përçueshmëria termike është 5000 W / (m · K ). Përveç kësaj, grafeni gjithashtu ka veti të veçanta si efekti kuantik Hall i temperaturës së dhomës dhe vetitë feromagnetike të temperaturës së dhomës. Aktualisht, metoda e përgatitjes së grafenit është kryesisht metoda e zhveshjes mikro-mekanike, depozitimi i avullit kimik, metoda e reduktimit kimik redoks, metoda e rritjes epitaksiale të kristalit dhe metoda e nxehtësisë së tretësit.

Midis tyre, metoda e zhveshjes mikromekanike mund të përgatisë grafen me madhësi mikron, por kontrollueshmëria është e ulët, është e vështirë të arrihet prodhim në shkallë të gjerë. Metoda e rritjes epitaksiale të kristalit është e prirur për rindërtim për shkak të sipërfaqes së kristalit SiC, në mënyrë që një zonë e madhe, një trashësi të jetë e barabartë me një grafen. Metoda e depozitimit kimik të avullit (CVD) është një substrat me një kristal metalik të vetëm ose një film metalik, i cili mund të rrisë një shtresë të hollë fletë grafeni, por pastërtia e grafenit nuk është e lartë dhe nuk mund të arrihet prodhimi në shkallë të gjerë.

Metoda e nxehtësisë së tretësit është për shkak të kushteve të vështira si temperatura e lartë dhe presioni i lartë, dhe përçueshmëria e produktit është e ulët dhe nuk ka mundësi të prodhimit në masë. Metoda kimike e reduktimit redoks është përgatitja e grafenit me anë të zhveshjes tejzanor dhe procesit të reduktimit me metodën Hummers. Për shkak të ciklit të shkurtër të prodhimit të metodës, avantazhet e prodhimit të lartë sintetik janë prekur gjerësisht dhe studiohen.

Gjatë metodës Hummers, grafiti përgatitet, duke përfshirë temperaturën e ulët (0 ° C), temperaturën mesatare (38 ° C) dhe temperaturën e lartë (98 ° C), dhe agjenti oksidues është i përqendruar H2SO4 dhe KMNO4. Nëpërmjet studimit të procesit të oksidimit të grafitit, modifikohet metoda Hummers, pra periudha kohore në të cilën zgjatet faza e reagimit me temperaturë mesatare dhe anulohet faza e reaksionit në temperaturë të lartë. Anulimi i procesit të reagimit të fazës së temperaturës së lartë, jo vetëm duke shmangur rreziqet e shpërthimit të shkaktuar nga acidi sulfurik gjatë reaksioneve të temperaturës së lartë, por edhe duke shmangur reaksionin e dekompozimit termik në fazën e temperaturës së lartë, duke ulur shkallën e oksidimit të grafitit.

Në teori dhe eksperiment, shtresa e shtresëzuar e oksidit mund të përgatitet në temperaturë të ulët dhe kushte të sigurta dhe të qëndrueshme. Grafiti përgatitor u reduktua nga hidrati i hidratit për të përgatitur nanomaterialet e grafenit dhe u prodhuan grafiti i hollë përgatitor i oksidit të letrës dhe materiali grafen. 1, eksperimenti 1.

1, grafit në shkallë të lëndës së parë (granulariteti: 325 rrjetë, nanoteknologjia e parë e pasur Co., Ltd.); acid sulfurik i koncentruar (95% ~ 98%); permanganat kaliumi, nitrat natriumi, i hidrogjenizuar (30%), acid klorhidrik, barium klorinimi, hidrat (80%) etj.

janë analizuar. Ilaçet e mësipërme nuk janë përmendur posaçërisht, dhe ato janë blerë nga Kompania e Reagentëve Kimikë Shangai të Grupit Farmaceutik të Kinës. Të gjithë reagentët e mësipërm nuk trajtohen drejtpërdrejt.

1.2, përgatitja e kampionit 1) Përgatitja me shtresë të hollë boje oksidi në formë letre (GO) prej 230 mL (98%) acid sulfurik të koncentruar në 1000 ml tre balona, ​​nën temperaturë konstante forcë magnetike dhe banjë me ujë akulli, 5.0 gnano3 dhe 10.

0 g Përzierjet e grafitit, duke e trazuar me shpejtësi mesatare për 30 min, në mënyrë që të përzihet. 30GKMNO4 shtohet gradualisht në përzierje dhe përzihet në 0°C për 2 orë. Të tre balonat u zhvendosën në një banjë uji me temperaturë konstante që ishte rregulluar në një temperaturë prej rreth 38 ° C, vazhduan për 30 orë dhe u krye reagimi me temperaturë mesatare.

Pas temperaturës së reaksionit të temperaturës mesatare, përzierja u transferua në një gotë 2000 ml, hollohej me ujë të deionizuar në 1000 ml dhe u shtuan 200 ml (5%) H2O2 dhe lëngu i reaksionit u kthye në një ngjyrë të artë. Centrifugimi u krye me një centrifugë me shpejtësi të lartë dhe shpejtësia e rrotullimit ishte 4000 r/min, u larë me një HCl 5% të para-formuar dhe ujë të dejonizuar derisa u zbulua acidi sulfurik i acidit sulfurik në filtrat dhe pezullimi u zhvendos në vazhdë, duke u tharë6. grafit i oksiduar. 2) Reduktimi i grafenit u shpërnda në një 100 ml të bojës së grafitit që rezulton në një 100 ml tretësirë ​​ujore për të marrë një suspension kafe-verdhë, dhe kushtet e ultrazërit u shpërndanë nën një balonë me tre grykë, u ngrohën në 90 ° C, pikuan 2 ml të hidratuar, produkti u filtrua në kushte 4, pasi rezultoi i hidratuar, këtu 2. larë disa herë me metanol dhe ujë, dhe grafeni u tha mbi 60 ° C.

1.3, testimi dhe karakterizimi i analizës së difraksionit XRD duke përdorur difraktometri japonez Rigaku D / MAX-RB (objektivi Cu, rrezatimi Kα, λ = 0,154056 nm), diapazoni i skanimit 5 ° ~ 80 °; Analiza e spektroskopisë infra të kuqe (FT-IR) spektri infra të kuq i transformimit NEXUS Fourier i ThermonicoLET, tableta KBR, diapazoni i gjatësisë valore 400 ~ 4000cm-1; Spektroskopia Raman (Raman) analizon spektrometrin Raman lazer pa mikroklase të tipit INVIA të British Renishaw, Gama e rekordeve është nga 100 në 3200 cm-1, gjatësia e valës së lazerit është 785 nm, rezolucioni hapësinor është 1 μm drejtimi anësor, gjatësore në 1 μm mikroskopi elektronik skanues (SEM) miraton një mikroskop elektronik skanues S-4800 FESEM; mikroskopi elektronik transmetues (TEM) miraton kompaninë japoneze JEO të tipit JEM-2100F mikroskop elektronik transmetimi me rezolucion të lartë; Mikroskopi i sondës së skanimit të forcës atomike (AFM) miraton mikroskopin e forcës atomike të tipit Nanoscope4 të Veeco të SHBA-së.

Konkluzioni a. Duke analizuar procesin e oksidimit të procesit të oksidimit të grafitit, metodën e modifikuar Hummers në të cilën faza e reagimit në temperaturë të lartë u anulua dhe grafeni u përftua nga peeling me ultratinguj dhe trajtimi i reduktimit të hidratit të hidratuar. B.

Rezultatet e testit TEM dhe AFM tregojnë se trashësia e grafenit është 0.36 nm, numri i shtresave është 3. c.

Metoda është e sigurt dhe e thjeshtë, prodhimi është i madh, i lehtë për t&39;u kontrolluar, siguron një përgatitje të shpejtë dhe të thjeshtë, në shkallë të gjerë të grafenit të hollë në formë letre, siguron një bazë për aplikimin tregtar të grafenit. .