Einführen:
Die Ultraschall -Graphen -Dispersion, auch als Ultraschall -Graphen -Exfoliation bekannt, verwendet das Verfahren zur Reduzierung oxidierter Graphit und kombiniert sie mit Ultraschallvibrationen, um den Zwischenschichtabstand von oxidiertem Graphit effektiv zu erhöhen. Oxidierter Graphit mit größerem Zwischenschichtabstand ist nicht nur für andere Moleküle, Atome usw. vorteilhaft, um in die Zwischenschicht oxidierte Graphit-Interkalations-Verbundwerkstoffe zu bilden, sondern auch leicht in einschicht oxidiertes Graphit zu peoltieren und die Grundlage für die weitere Vorbereitung des Einschicht-Graphens zu legen.
Prinzip:
Ultraschall -Graphen -Dispersionsausrüstung nutzt den Kavitationseffekt von Ultraschall auf dispergierende und aggregierte Partikel. Es soll die Partikelsuspension (Flüssigkeit) platzieren, die in ein super starkes Schallfeld verarbeitet und mit einer geeigneten Ultraschallamplitude behandelt werden muss. Unter zusätzlichen Effekten wie Kavitation, hoher Temperatur, hohem Druck, Mikrojet und starker Vibration wird der Abstand zwischen Molekülen weiter zunehmen, was letztendlich zu einer molekularen Fragmentierung und der Bildung von Einzelmolekülstrukturen führt. Dieses Produkt wirkt sich besonders gut auf die Verbreitung von Nanomaterialien wie Kohlenstoffnanoröhren, Graphen, Kieselsäure usw. aus.
Objektiv:
Es gibt eine große Anzahl von Graphitmaterialien in der Natur, und Graphit mit einer Dicke von 1 Millimeter enthält ungefähr 3 Millionen Graphenschichten. Einschicht -Graphit wird als Graphen bezeichnet, das in seinem freien Zustand nicht existiert und in Form von geschichteten Graphenblättern existiert. Aufgrund der schwachen Zwischenschichtkräfte von Graphitblättern kann Schicht für Schicht-Peeling durch externe Kräfte erreicht werden, was zu einem einschichtigen Graphen mit einer Dicke von nur einem Kohlenstoffatom führt.
Häufige Dispersionsmethoden und ihre Nachteile:
1. Micro Mechanical Peeling -Methode
Verwenden Sie Klebeband, um Graphenflocken direkt von größeren Kristallen abzuziehen, und wiederholen Sie diesen Vorgang kontinuierlich.
Die Reibung zwischen einem Material und einem erweiterten oder Defekt führte pyrolytischen Graphit zur Bildung von Flockenkristallen auf der Oberfläche von Bulk -Graphit, die eine einzelne Graphenschicht enthalten.
Nachteile:Graphen hat eine geringe Produktionsausbeute, eine kleine Fläche, schwer zu steuern, die Größe, eine geringe Effizienz, und kann nicht in großem Maßstab hergestellt werden.
2. Methode für chemische Dampfablagerung
Der Prozess der Einführung eines oder mehrere gasförmige Substanzen, die Kohlenstoff (normalerweise mit kohlenstoffarmer Kohlenstoff mit organischer Gas) in einen Vakuumreaktor enthält, und zersetzen und karbonisierend den Kohlenstoff, der Gas enthält (normalerweise mit kohlenstoffarmen organischen Gas) bei hoher Temperatur, um ein Kohlenstoffelement auf der Substratoberfläche zu erhöhen.
Nachteile:Die hexagonale Wabenkristallstruktur von Graphen kann nicht vollständig graphitisiert werden, und seine Qualität ist nicht so gut wie die der Mikrocomputer -Exfoliationsmethode. Die hohen Kosten- und strengen Geräteanforderungen begrenzen die große Vorbereitung von Graphen, und Katalysatoren müssen hinzugefügt werden, um die Reinheit von Graphen zu verringern.
3..
Eine Methode besteht darin, SI durch Erhitzen von Einzelkristall 6H sic zu entfernen, wodurch epitaxiell Graphen auf der Oberfläche des sic -Kristalls wächst. Graphen steht in Kontakt mit der Si -Schicht und die Leitfähigkeit dieses Graphens wird durch das Substrat beeinflusst. Eine andere Methode besteht darin, die Trace-Kohlenstoffkomponente in Metall-Einkristallen zu verwenden, und durch Hochtemperaturglühen unter ultrahohen Vakuum schlägt das Kohlenstoffelement im Metall Graphen auf der Oberfläche des Einzelkristalls aus Metall aus.
Nachteile:Die Dicke des Graphenfilms ist ungleichmäßig und schwer zu kontrollieren, und das erzeugte Graphen ist eng am Substrat und schwer abzuziehen, was die Eigenschaften von Graphen beeinflusst. Gleichzeitig muss es unter ultra-Vakuum- und hohen Temperaturbedingungen wachsen, die äußerst anspruchsvoll sind und hohe Geräte erfordern, was es unmöglich macht, eine groß angelegte und kontrollierbare Herstellung von Graphen zu erreichen.
4. Methode zur Reduzierung der Graphitoxidreduktion
Graphenoxid wird im Allgemeinen durch Oxidieren von Graphit mit starker Säure erhalten. Es gibt drei Hauptmethoden zur Herstellung von oxidiertem Graphit: Brodie -Methode, Staudenmaier -Methode und Hummers -Methode. Unter ihnen erfordert die Hummers -Methode die Zugabe von Ultraschallunterstützung für die Graphen -Dispersion.
Eigenschaften:Hummers-Methode zur Graphendispersion: Die Methode ist einfach, zeitaufwändig, hat eine große Verarbeitungskapazität, ist sicher und umweltfrei und ist derzeit am häufigsten verwendet.
Vorteile der Ultraschall -Graphen -Dispersion:
Das Ultraschall-Graphen-Dispersionssystem verwendet die ultraschallunterstützte Hummer-Methode, um oxidiertes Graphen herzustellen, das Flüssigkeit als Medium verwendet und der Flüssigkeit hochfrequentiertes Ultraschallvibrationen verleiht. Da Ultraschall eine mechanische Welle ist, die nicht von Molekülen absorbiert wird, verursacht sie während der Ausbreitung eine Schwingungsbewegung von Molekülen. Im Rahmen des Kavitationseffekts, der sich auf zusätzliche Effekte wie hohe Temperatur, Hochdruck, Mikrojet und starke Vibration bezieht, nimmt der durchschnittliche Abstand zwischen Molekülen aufgrund von Vibrationen zu, was letztendlich zu einer molekularen Fragmentierung führt. Es kann den Zwischenschichtabstand von oxidiertem Graphit effektiv erhöhen, und mit zunehmender Ultraschallleistung neigt der Zwischenschichtabstand des erhaltenen oxidierten Graphits tendenziell aus.
Der durch Ultraschall freigesetzte Druck bricht die Van -der -Waals -Kräfte zwischen Graphenschichten, was es weniger wahrscheinlich macht, dass Graphen miteinander aggregiert wird. Graphenoxid mit größerem Zwischenschichtabstand ist nicht nur für andere Moleküle, Atome usw. vorteilhaft, um in die Zwischenschicht-Verbundwerkstoffe in die Zwischenschicht zu bilden, sondern auch leicht in einschichtiges Graphenoxid abzubauen, wodurch die Grundlage für die weitere Vorbereitung des Einschicht-Graphengaders gelegt wird.
