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上海矽諾國際貿(mào)易有限公司 2020-11-16 點(diǎn)擊15520次
目前石墨烯制備方法主要包括化學(xué)氣相沉積法,、溶劑剝離法、氧化還原法,、微機(jī)械剝離法,、外延生長(zhǎng)法、電弧法,、有機(jī)合成法,、電化學(xué)法等，具體如下所述,。
1．1 化學(xué)氣相沉積法(CVD)
所謂CVD法,，指的是反應(yīng)物質(zhì)于氣態(tài)條件下產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而在加熱固態(tài)基體表生成固態(tài)物質(zhì),，從而實(shí)現(xiàn)固體材料的制成的工藝技術(shù) 】,。目前，以CVD法進(jìn)行石墨烯制備時(shí)通過將碳?xì)浠衔锏群細(xì)怏w通入以鎳為基片,、管狀的簡(jiǎn)易沉積爐中,，通過高溫將含碳?xì)怏w
分解為碳原子使其沉積于鎳的表面，進(jìn)而形成石墨烯,，再通過輕微化學(xué)刻蝕來使鎳片與石墨烯薄膜分離,，從而獲得石墨烯薄膜,。該薄膜處于透光率為80％ 的狀態(tài)下時(shí)其導(dǎo)電率便高達(dá)1．1×106S／m。通過CVD法可制備出大面積高質(zhì)量石墨烯,，但單晶鎳價(jià)格則過于昂貴,，該方法可滿足高質(zhì)量、規(guī)?；┑闹苽湟?，但工藝復(fù)雜，成本高,，使得該方法的廣泛應(yīng)用受到限制,。
1．2 溶劑剝離法
該方法通過將少量石墨散于溶劑中，配制成低濃度分散液,，而后使用超聲波破壞石墨層間存在的范德華力,，經(jīng)過上述操作溶劑便可成功插入石墨層并進(jìn)行逐層剝離，至此石墨烯制備完成,。通過運(yùn)用溶劑剝離法能夠制備出優(yōu)質(zhì)石墨烯,，且操作過程中不會(huì)損壞石墨烯的表面。這就為石墨烯廣泛應(yīng)用于微電子學(xué),、多功能復(fù)合材料等諸多領(lǐng)域成為可能,。但該方法也存在一定缺陷，比如,，產(chǎn)率不高,，這就使得其廣泛應(yīng)用于商業(yè)領(lǐng)域受到較大限制。
1．3 氧化還原法
該方法由于制備成本較低且可進(jìn)行規(guī)?；苽涞葍?yōu)勢(shì)而成為當(dāng)前制備石墨烯最受歡迎的方法,。該方法還可用于穩(wěn)定石墨烯懸浮液的制定，有效對(duì)石墨烯難以分散這一問題加以解決,。所謂氧化一還原法,，其實(shí)質(zhì)為使天然石墨、強(qiáng)酸及強(qiáng)氧化性等物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)并生成氧化石墨,，而后經(jīng)超聲分散即可完成氧化石墨烯的制備,。待制備出氧化石墨烯后加入還原劑以去除，將其表面的含氧基團(tuán)如羧基與環(huán)氧基還原去除,，至此便成功制備出石墨烯。此方法自提出后,，因其簡(jiǎn)單易行的制
備工藝已成為實(shí)驗(yàn)室中制備石墨烯最常用,、最簡(jiǎn)便的方法。但此方法也存在缺陷,，比如,，若七元環(huán),、五元環(huán)等拓?fù)浯嬖谌毕荩只騉H基團(tuán)結(jié)構(gòu)存在缺陷等則會(huì)使得石墨烯部分的電學(xué)性能遭到破壞,，限制其應(yīng)用,。
1 4 微機(jī)械剝離法
Geim等于2004年首次使用微機(jī)械剝離法從高定向熱裂解石墨中剝離出單層石墨烯，并對(duì)其二維晶體結(jié)構(gòu)存在原因進(jìn)行了揭示,。Meyer等于2007年發(fā)現(xiàn),，單層石墨烯其表面存在一定高度褶皺，褶皺程度與石墨烯層數(shù)呈反比例,。出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因可能是單層石墨烯
降低表面能而由二維形貌轉(zhuǎn)向三維形貌,，由此推測(cè)，其表面褶皺極可能是二維石墨烯存在必不可缺的條件,，然而二維石墨烯其表面存在的褶皺在其性能中的影響仍有待研究,。通過微機(jī)械剝離法能夠制備出高質(zhì)石墨烯，但也存在產(chǎn)率低,、成本不足等缺陷,，因此不符合業(yè)化、規(guī)?；纳a(chǎn)要求 ,。
1．5 電化學(xué)法
該方法通過將2個(gè)高純石墨棒平行插入含離子液體水溶液中，將電壓控制于10V一20V,，半小時(shí)后陽極石墨棒便遭到腐蝕,，而離子液體中的陽離子于陰極被還原并構(gòu)成自由基，此類自由基與石墨烯片中存在的 電子相結(jié)合,，至此離子液體功能化的石墨烯片形成,，而后將電解槽中黑色沉淀物以無水乙醇加以洗滌，并于60攝氏度下干燥2個(gè)小時(shí)便可獲得石墨烯,，但此方法制備所得的石墨烯其片層較單原子層厚度更大,。
1．6 電弧法
電弧法也可用于制備石墨烯，但需保持大電流,、氫氣氛圍與高電壓,，使2個(gè)石墨電極盡量靠攏，當(dāng)其靠攏到某種程度就會(huì)產(chǎn)生電弧放電,。此時(shí)陰極附近可以收集到諸如CNTs,、碳物質(zhì)等，而石墨烯則可在反應(yīng)室內(nèi)壁獲得,。