石墨烯怎么生产
石墨烯的生产步骤主要包括以下几种方法:
气象沉积法
主要是通过含碳气体在一定的温度和压力条件下,碳原子在生长基上附着,形成单层碳结构物质并逐渐生长。
氧化还原法
利用氧化剂将石墨逐层氧化,再通过超声等方式将已氧化的层剥离,最后利用还原剂将氧化石墨层还原,得到石墨烯。
插层法
将插层物质填充到石墨的层间隙中,以克服层间范德华力,进而制备出石墨烯。
化学气相沉积法(CVD)
将基底金属箔片放入炉中,通入氢气和氩气或氮气保护加热至1000℃左右,稳定温度,保持20分钟;然后改通入碳源(如甲烷)气体,大约30分钟,反应完成;切断电源,关闭甲烷气体,再通入保护气体排净甲烷气体,在保护气体的环境下直至管子冷却到室温,取出金属箔片,得到石墨烯。
剥离法
将二维材料块体层状薄片置于透明胶带上,进行反复黏贴剥离,使其变为较薄的层状薄片,然后转移到目标基底上,静止一段时间后缓慢剥离,使材料置留在目标基底上。
氧化石墨还原法
使用硫酸、硝酸、高锰酸钾、双氧水等氧化剂将天然石墨氧化,制得氧化石墨,再通过物理剥离、高温膨胀等方法对氧化石墨粉体进行剥离,最后通过还原剂还原得到石墨烯。
气相沉淀法
将含碳氢化合物通入到高温加热的金属基底表面,反应一定时间后进行冷却,形成石墨烯。
碳化硅外延法
在超高真空的高温环境下,使SiC中的硅原子脱离,剩下的C原子通过重组形式,从而得到基于SiC衬底的石墨烯。
超声液相剥离法
将石墨在N-甲基吡咯烷酮(NMP)等表面能与石墨烯表面能相匹配的溶剂中直接超声,再经过离心除掉未剥离的石墨颗粒,得到分散性良好的石墨烯溶液。
流体技术制备流程
包括原料准备、流体剥离、分散稳定、纯化筛选、干燥收集和品质检测等步骤。
这些方法各有优缺点,选择合适的方法可以根据具体应用需求、成本预算和产量要求来进行。
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