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石墨烯是用胶带粘离得到的?
发布时间:2021-02-10 23:50    文章作者:亚博网页版

  引言:现而今,石墨烯的概念被炒得火热,从手机屏幕到智能家居,纺织领域也制得了石墨烯纤维,那么,你知道石墨烯是如何制备的吗?据说,是像我们用胶带粘毛一样粘下来的?

  石墨烯首次发现时采用的方法叫做机械剥离法,就是直接利用透明胶带剥离至较薄的石墨片层而获得石墨烯。这种方法简单易行,但是制得的石墨烯尺寸难以控制,而且不利于大规模生产,于是,在之后的研究中,研究者们将改善其制备方法作为主要研究目标之一。

  石墨烯首次发现时采用的方法。即直接利用透明胶带反复剥离至较薄的石墨片层,方法简单易行,难以量产,且石墨烯尺寸不可控。

  利用生长基质原子结构在单晶衬底上“种”出晶向与衬底一样的单晶层。首先,让碳原子在2550℃下渗入钌,然后冷却到2310℃,之前吸收的大量碳原子形成镜片形状,且浮出并布满整个钌表面,最终“长”成完整的一层石墨烯。这种方法获得的石墨烯定向性高,但厚度不均匀,而且性能会受损。

  反应物于气态下进行化学反应,产物呈固态沉积在固态基体表面,最后制备出固体产品的方法。该法是大规模工业化生产半导体薄膜的主要方法,生产工艺已比较完善。以多晶镍为基板,在其表面通过热解甲烷以及氢气的混合气体实验,成功获得12层以下甚至单层的石墨烯薄膜。该法可以控制石墨烯片层尺寸,也可用于大规模生产,但制备出来的石墨烯缺失了某些属性,例如量子霍尔效应,且其电子性质受衬底影响较大。

  以石墨棒为电极,离子性溶液为电解液,用电化学法将阳极上的石墨片层剥落而成石墨烯。该法制备得到的是氧化石墨烯,其片层可以很好地分散在极性溶剂中,且具有一定的导电性。

  首先,以天然石墨或者膨胀石墨粉与强氧化剂以及强酸为原料,使它们形成胶体体系,反应后获得氧化石墨烯。这一过程主要以Hummers法最为常用——以浓硫酸和高锰酸钾为氧化剂,氧化石墨粉,氧原子进入石墨层间,与π电子结合,从而破坏层内π键,而在石墨烯片层上形成羰基、羧基等含氧官能团。然后,还原氧化石墨烯获得石墨烯。常用的还原方法有化学还原及热还原等。


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