Überblick über die Vorbereitung von Graphen

Gegenwärtig gibt es viele Methoden zur Herstellung von Graphen. Dieses Papier ist in physikalische und chemische Methoden unterteilt.

1 physikalische Methode zur Herstellung von Graphen

Die physikalische Methode basiert gewöhnlich auf billigem Graphit oder expandiertem Graphit als Rohmaterial, durch mechanische Stripping-, Orientierungs-Epiphysen, Flüssig- oder Gas-Direktabstreifverfahren zur Herstellung von ein- oder mehrschichtigem Graphen. Diese Methoden sind leicht zu erhalten Rohstoffe, die Operation ist relativ einfach, synthetische Graphen hohe Reinheit, weniger Mängel.

1.1 mechanisches Abisolierverfahren

Mechanisches Strippen oder Mikrobearbeiten ist eine der einfachsten Weisen, ein Graphenblatt direkt aus einem größeren Kristall zu schälen. Novoselovt et al. Es gelang, das Monolayer-Graphen aus hochorientiertem pyrolytischem Graphit mit einer sehr einfachen mikrobearbeiteten Stripping-Methode im Jahr 2004 abzutragen und zu beobachten, was die unabhängige Anwesenheit von Monolayer-Graphen zeigte. Das spezifische Verfahren ist wie folgt: Verwenden Sie zuerst Sauerstoffplasma in der 1 mm dicken hoch orientierten pyrolytischen Graphitoberflächen-Ionenätzung, wenn das Oberflächenätzen 20 μm breit und 2 μm tiefer Mikroschlitz mit Photoresist wird. Es wird auf das Glassubstrat geklebt, und dann wird das Reißband wiederholt mit einem transparenten Band entfernt, und dann wird der überschüssige, hoch orientierte pyrolytische Graphit entfernt und das Glassubstrat mit den Mikrokapseln wird in die Acetonlösung für Ultraschall gegeben, und schließlich wird der monokristalline Siliciumwafer in das Acetonlösungsmittel, Verwendung von van der Waals Kraft oder Kapillarkraft wird eine einzelne Schicht von Graphen "entfernen".

Allerdings hat dieses Verfahren einige Nachteile, wie die Größe des erhaltenen Produkts ist nicht leicht zu kontrollieren, kann nicht zuverlässig ein lang genug Graphen vorbereiten und kann daher nicht den industriellen Bedürfnissen entsprechen.

1.2 Orientierung epiphytische Methode - Kristallwachstum

Peter W.Sutter et al. Gebrauchtes seltenes Metallruthenium als Wachstumsmatrix, wobei die Atomstruktur der Matrix "Spezies" aus Graphen verwendet wird. Die C-Atome werden zunächst bei 1150 ° C in Ruthenium infiltriert und dann auf 850 ° C abgekühlt. Bevor die große Menge an Kohlenstoffatomen absorbiert wird, schwimmen sie auf die Oberfläche des Rutheniums und bilden ein monolithisches Kohlenstoffatom "Insel" auf der Oberfläche des Substrats, Island "allmählich erwachsen, schließlich wachsen in eine Schicht von vollständigem Graphen.Nach der ersten Schicht Abdeckung Rate von 80% begann die zweite Schicht zu wachsen, die Unterseite des Graphen und die Matrix gibt es eine starke Wechselwirkung zwischen die zweite Schicht nach der Bildung der ersteren Schicht und des Substrats ist fast vollständig abgetrennt, wobei nur eine schwache Kupplung zurückbleibt, so daß eine monolithische Graphenfolie hergestellt wurde, wobei jedoch die nach diesem Verfahren hergestellten Graphenblätter eine ungleichmäßige Dicke aufweisen und die Die Adhäsion zwischen Graphen und der Matrix beeinflusst die Eigenschaften der hergestellten Graphenflocken.

1.3 Flüssigphasen- und Gasphasen-Direktabstreifverfahren

Flüssigphasen- und gasförmiges Direktabstreifverfahren bezieht sich auf die direkte Freisetzung von Graphit oder expandiertem Graphit (EG) (üblicherweise durch schnellen Temperaturanstieg auf 1000 ° C oberhalb der Oberfläche von Sauerstoff enthaltenden Gruppen, die entfernt wurden, um zu einem organischen Lösungsmittel oder Wasser zugesetzt zu werden, mit Ultraschall, Heizung oder Luftstrom, um eine bestimmte Konzentration von ein- oder mehrschichtiger Graphenlösung zu erzeugen. Coleman et al. Dispergierter Graphit in N-Methyl-pyrrolidon (NMP) in gleicher Weise wie Flüssigphasen-Peeling von Kohlenstoff-Nanoröhrchen. Die Ausbeute an Monolayer-Graphen betrug 1% nach 1 Stunde Ultraschall und verlängerter Ultraschall (462 h) Damit die Graphenkonzentration von bis zu 1,2 mg / ml Die Ergebnisse zeigen, dass die Wechselwirkung zwischen dem Lösungsmittel und dem Graphen die benötigte Energie ausgleichen kann, um das Graphen abzuschälen, wenn das Lösungsmittel mit der Oberflächenenergie des Graphens übereinstimmt und die Oberflächenspannung des Graphens 40 bis 50 mJ / m2 betragen kann. Die Wirkung des abstreifenden Graphitbogens kann durch den Einfluss des Luftstroms verbessert werden. Janowska et al. Verwendetes expandiertes Graphit als Rohmaterial und Mikrowellenbestrahlung, um die Gesamtausbeute an Graphen (~ 8%) mit Ammoniak als Lösungsmittel zu verbessern. Intensivstudien haben gezeigt, dass Ammoniak, das durch Lösungsmittelzersetzung bei hohen Temperaturen erzeugt wird, in das Graphitblatt eindringen und den Graphit abziehen kann, wenn der Luftdruck einen bestimmten Wert übersteigt, der ausreicht, um die Van-der-Waals-Kraft zwischen den Graphitblättern zu überwinden.

Wegen des billigen Graphits oder des expandierten Graphits als Rohstoff beinhaltet das Herstellungsverfahren keine chemische Veränderung. Die Herstellung von Graphen durch Flüssigphasen- oder Gasphasen-Direktabstreifverfahren hat die Vorteile von kostengünstigen, einfachen Betrieb und hoher Produktqualität, aber es gibt auch monolithische Graphenausbeute Hohe, lamelläre Agglomeration ernst, müssen den Stabilisator und andere Defekte weiter entfernen.