石墨烯制作加工
生物质石墨烯的工艺流程
生物质石墨烯的工艺流程:
1、在0°C冰水浴下,将6g天然鳞片石墨在搅拌下缓慢加入到装有120ml浓硫酸的三口烧瓶中。
2、持续搅拌半个小时后,缓慢加入高锰酸钾18g,在搅拌下继续维持0°C搅拌半小时,控制温度不能高于20°C搅拌2小时,不高于35°C搅拌2小时。
3、在保持室温条件下,加入适量去离子水直至反应瓶中不再有溅射现象,继续搅拌半小时。
4、加入适量30%双氧水,直至混合物由黑棕色变为亮黄色且不再有气泡产生。
5、洗涤杂质并干燥,得到氧化石墨絮状固体
6、溶入去离子水中,在超声强度90-105w下超声1-2小时,使氧化石墨片层剥离,获得淡黄色的氧化石墨悬浮液。
石墨烯生产工艺流程
石墨烯生产工艺流程
《石墨烯生产工艺流程》
石墨烯是一种由碳原子构成的二维晶格结构材料,其出色的导电性、热导性和机械性能使其成为研究人员和工程师们的研究重点。
但要生产高质量的石墨烯并非易事,需要精密的工艺流程以确保其品质和性能。
石墨烯的生产工艺流程通常包括以下几个步骤:
1. 石墨氧化:首先,天然石墨粉末会被氧化成石墨烯的前体物质——氧化石墨(GO)。
这一步通常采用氧化剂如硫酸和硝
酸对石墨进行氧化反应,使得石墨表面附着上氧原子和羟基,形成氧化石墨。
2. 氧化石墨的还原:接着,氧化石墨会被还原为石墨烯。
这一步通常使用还原剂如高温还原、化学还原或电化学还原等方法,将氧原子和羟基去除,恢复碳原子的结构,得到石墨烯。
3. 石墨烯的分散和修饰:最后,生产得到的石墨烯需要进行分散和修饰,以确保其在材料和设备中的应用性能。
这通常包括超声分散、添加表面活性剂、聚合物包覆等步骤,以使得石墨烯能够均匀分散在介质中,并且具有一定的稳定性。
以上就是一般的石墨烯生产工艺流程。
当然,随着科技的发展和工艺的改进,也可能会有一些新的方法被引入到石墨烯生产中。
总的来说,石墨烯的生产需要高度的技术和设备支持,并
且对于材料本身的品质和性能有严格的要求。
希望随着科技的不断进步,石墨烯的生产工艺也会更加完善和成熟。
石墨烯粉体生产工艺流程
石墨烯粉体生产工艺流程石墨烯是一种新型高级材料,具有优异的力学、导电等性能,在各个行业都得到广泛应用。
其中,石墨烯粉体是制备石墨烯制品的重要原材料。
本文将介绍石墨烯粉体生产的工艺流程。
第一步:制备原材料制备石墨烯粉体的原材料主要是石墨,因为石墨极易受到氧化影响,容易产生杂质,所以在制备过程中需要注意严密的氧化防护措施。
此外,还需要辅助原材料加入剂,如表面活性剂和还原剂,以控制反应速率和粒度大小。
第二步:氧化石墨将石墨与氧化剂(一般采用硫酸、硝酸等)混合,进行氧化反应。
该反应可在大气条件下进行,但需要注意搅拌均匀、反应控制等问题,以充分保证反应效率和产物质量。
第三步:还原氧化石墨将氧化石墨与还原剂(一般采用氢气、氨气等)混合,进行还原反应,将氧化物还原成金属。
该反应需要控制还原剂的浓度、温度、反应时间等因素,以达到还原效果最好、石墨烯粉体的产率最高的目的。
第四步:分离石墨烯将还原产生的混合物进行分离,得到石墨烯粉体。
在分离过程中,主要采用离心、过滤等技术。
第五步:干燥处理将分离得到的石墨烯粉体进行干燥处理,以便去除水分和相应的溶剂,使其具备更好的储存和再加工条件。
第六步:粉末处理将石墨烯粉体进行粉末处理,通过研磨、超声波等技术,使其分散均匀。
此外,还需要注意粉末中杂质的问题,以确保产品质量。
以上是石墨烯粉体的生产工艺流程,通过以上步骤可以得到优质高效的石墨烯粉体产品。
未来,随着石墨烯研究和产业应用的不断深入,石墨烯粉体生产工艺也将得到不断创新和改进,以适应市场需求。
石墨烯生产工艺流程
石墨烯生产工艺流程石墨烯是由单层碳原子组成的二维晶体材料,具有极高的导电性、热导性和强度,被认为是未来科技领域的重要材料之一。
下面将介绍石墨烯的生产工艺流程。
石墨烯的生产可以通过机械剥离法、化学气相沉积法和化学氧化还原法等多种方法实现,其中机械剥离法是最早被发现和广泛应用的方法之一。
机械剥离法利用石墨材料的层状结构,通过在石墨表面撕开石墨层之间的键合力,剥离出单层石墨烯。
首先,选取合适的石墨材料,通常是石墨矿石或石墨粉末。
然后,将石墨材料放置在一个具有粘性的基底上,如胶水、胶带或聚甲基丙烯酸酯等。
再加上适当的力度进行剥离,就可以得到单层的石墨烯薄膜。
最后,将石墨烯薄膜转移到目标基底上,如硅片、玻璃片等。
这种方法简单易行,但产量较低,适用于研究和实验室规模的生产。
化学气相沉积法是一种常用的大规模石墨烯制备方法。
它是通过在具有高温的反应室中,将碳源沉积到基底上,形成石墨烯。
首先,选择适当的碳源物质,如甲烷。
然后,将碳源以一定的流量供给到高温反应室中,一般在1000℃以上。
在高温下,碳源分解生成碳原子,然后通过热解的碳原子重新组合成石墨烯的结构。
最后,将得到的石墨烯薄膜转移到目标基底上。
化学氧化还原法是通过利用化学反应将石墨材料氧化,再将氧化的石墨还原得到石墨烯。
首先,将石墨材料与氧化剂搅拌,使其与石墨发生反应生成氧化石墨,例如硫酸和氧化剂混合。
然后,将氧化石墨与还原剂反应,如加热处理或化学还原剂处理,将氧化石墨还原成石墨烯。
最后,将得到的石墨烯转移到目标基底上。
除了以上介绍的方法,还有一些其他的石墨烯生产方法,如气体剥离法、电化学剥离法等。
这些方法各有特点和适用范围,可以根据实际需要选择使用。
总而言之,石墨烯的生产工艺流程包括选择合适的原材料,进行剥离、化学反应和基底转移等步骤。
随着石墨烯的广泛应用,相关的生产工艺也在不断发展和完善,以满足不同规模和需求的生产要求。
石墨烯的制备方法
石墨烯的制备方法1.1.1石墨烯的制备方法目前以石墨为原料制备石墨烯的方法主要有微机械剥离法、SiC热解外延生长法、化学气相沉积法、化学氧化还原法等。
1.3.1.1微机械剥离法微机械剥离法是最初用于获得石墨烯片的一种简单的物理方法,该法是通过透明光刻胶反复的从较大的高定向热解石墨(HOPG)上分离出石墨烯片,接着将留在光刻胶上的石墨烯溶解在丙酮中,然后利用硅片与石墨烯片之间的范德华力和毛细管作用力将石墨烯吸附在硅片上分离出来。
Geim等[33]通过微机械剥离法制备出只有几个原子层厚度大小为10 μm的石墨烯片,当厚度>3 nm时,制得的石墨烯片达到100 μm,可以达到用肉眼观察的范围。
通过微机械剥离法可以制得晶格完好的高质量的石墨烯片,但该法存在着产量低,不易精确控制,重复性差等缺点。
1.3.1.2 SiC热解外延生长法该方法首先将样品的表面通过氧化或H2刻蚀,然后在高真空下(1.32×10-8 Pa )电子轰击加热到1000 ℃以去除氧化物,并用俄歇电子能谱检测表面氧化物的℃℃,即可形成石墨去除情况,氧化物被完全去除后将样品加热至1250 ~1450烯层。
Berger等[34, 35]通过热解脱除单晶6H-SiC的(00001)面上的Si而得到了单层和多层的石墨烯片。
通过SiC热解外延生长法可以制备出大面积的石墨烯,且质量较高,但是制备条件比较苛刻,要在高温高真空条件下进行,SiC的价格也比较昂贵,且制得的石墨烯片不易从SiC转移下来。
1.3.1.3化学气相沉积法(CVD)用CVD法制备石墨烯的研究早在上世纪70年代就已有报道,直到2009年Reina研究组及Kim研究组通过CVD法成功制备出石墨烯才掀起了石墨烯的CVD制备法的热潮[36-38]。
CVD法是以甲烷等含碳化合物作为碳源,在镍、铜等具有溶碳量的金属基体上通过将碳源高温分解然后采用强迫冷却的方式而在基体表面形成石墨烯。
CVD法制备石墨烯简单易行,可以得到大面积的质量较高的石墨烯,且易于从基体上分离,主要被用于石墨烯透明导电薄膜和晶体管的制备[39]。
石墨烯工艺流程
石墨烯工艺流程
《石墨烯工艺流程》
石墨烯是一种由碳原子排列成的单层蜂窝结构的二维材料,具有出色的导电性、导热性和机械强度。
由于其独特的性能,石墨烯被认为是未来材料领域的重要发展方向之一。
而要制备出优质的石墨烯,需要经过复杂的工艺流程。
首先,最基础的石墨烯制备方法是机械剥离法。
这种方法通过在石墨晶体上使用胶带或粘性纸来剥离单层石墨烯。
然而,这种方法的制备效率较低且不够稳定,因此工业化生产中很少采用。
其次,化学氧化还原法也是一种常见的制备石墨烯的方法。
该方法通过将石墨氧化成石墨烯氧化物,再将其还原成石墨烯。
这种方法可以制备出大面积的石墨烯薄膜,适用于柔性电子领域。
此外,化学气相沉积法也是一种常见的石墨烯制备方法。
该方法通过在金属基底上用化学气相沉积技术生长石墨烯薄膜。
这种方法制备出的石墨烯具有良好的晶体结构和大面积尺寸,适用于一些需要大面积石墨烯薄膜的场合。
除了以上几种常见的石墨烯制备方法外,还有一些其他的方法,例如热解剥离法、化学氧化还原气相沉积法等。
随着石墨烯技术的不断发展,石墨烯制备方法也在不断创新和完善。
相信随着科技的进步,石墨烯工艺流程会变得更加高效、稳定和成熟。
石墨烯发热片制作工艺
石墨烯发热片制作工艺石墨烯是一种由碳原子构成的单层二维材料,具有优异的导电性、热导性和机械性能,被认为是一种极具潜力的新型材料。
由于其独特的物理和化学性质,石墨烯在许多领域都有着广泛的应用前景,其中之一就是作为发热片材料。
石墨烯发热片具有高效的加热速度、温度均匀等优点,被广泛应用于工业制冷、医疗保健、汽车零部件等领域。
本文将介绍石墨烯发热片的制作工艺及其在各个领域的应用。
首先,石墨烯发热片的制作工艺包括原料准备、石墨烯生长、石墨烯薄膜制备、发热片加工等多个步骤。
首先,选择高纯度的碳源材料,如氧化石墨、碳纳米管等,作为石墨烯的原料。
其次,在高温气氛中进行化学气相沉积或机械剥离等方法,使碳原子形成一层单原子厚的石墨烯薄膜。
然后,将石墨烯薄膜转移到基底材料上,通过光刻、蒸发、干膜等工艺,制作成具有特定形状和尺寸的发热片。
最后,通过对发热片进行电极连接、封装等处理,使其具有良好的性能和可靠性。
石墨烯发热片具有许多优点,如高热传导性能、高效的加热速度、温度均匀等,被广泛应用于工业、医疗保健、汽车零部件等领域。
在工业制冷领域,石墨烯发热片可以作为加热元件,用于加热设备、采暖系统等,具有节能、环保、高效等优点。
在医疗保健领域,石墨烯发热片可以作为热疗设备,用于治疗风湿关节炎、肌肉疼痛等疾病,具有热效应迅速、疗效显著等优点。
在汽车零部件领域,石墨烯发热片可以作为汽车座椅加热元件,提高座椅的舒适性和安全性,具有快热、均匀加热等优点。
梳理一下本文的重点,我们可以发现,石墨烯发热片作为一种新型材料,在各个领域都有着广泛的应用前景。
通过优化制备工艺和提高材料性能,可以进一步扩大石墨烯发热片的应用范围,促进其在工业生产、医疗保健、汽车等领域的应用。
希望未来能够有更多的研究者投入到石墨烯发热片的研究与开发中,为其应用于更多领域提供有力支持。
石墨烯加abc多次注塑成型加工工艺流程
石墨烯加abc多次注塑成型加工工艺流程如下:
1.制备石墨烯/ABS混合物:将石墨烯和ABS树脂混合均匀,可以
采用机械混合或化学混合的方法。
2.热压成型:将混合物放入热压机内进行热压成型,压力和温度
需要控制好,以确保混合物能够均匀地热融合。
3.切割:将热压成型后的块状混合物切割成适当大小的块。
4.注塑成型第一次:将切割好的混合物块放入注塑机中进行第一
次注塑成型,注塑温度和压力需要控制好,以确保成型品的尺寸和形状符合要求。
5.切除注塑件的槽:将注塑成型好的件放入切割机中,进行槽的
切除,以便后续的注塑加工。
6.注塑成型第二次:将槽切除后的件放入注塑机中进行第二次注
塑成型,注塑温度和压力需要控制好,以确保成型品的尺寸和形状符合要求。
7.表面处理:将注塑成型好的件进行表面处理,可以采用涂装、
烤漆、喷涂等方法,以提高产品的美观度和防腐性能。
8.检验和包装:对成型好的产品进行检验,确保产品质量符合要
求后进行包装,以便运输和销售。
石墨烯包装材料加工工艺流程
石墨烯包装材料加工工艺流程
一、原料准备
1.选择高质量的石墨烯原料
2.对石墨烯原料进行初步处理和筛选
二、石墨烯片材制备
1.将石墨烯原料放入加工设备
2.进行石墨烯薄片的制备和加工
三、表面处理
1.对石墨烯片材进行表面处理
2.包括清洗、去除杂质和增加附着性等步骤
四、复合材料制备
1.将石墨烯片材与其他材料进行复合
2.确保复合材料具有所需的特性和性能
五、材料成型
1.将复合材料进行成型加工
2.可采用压延、压制、注塑等方式进行成型
六、加工表面处理
1.对成型后的材料进行表面处理
2.包括打磨、抛光、涂层等加工
七、切割和修整
1.对加工后的材料进行切割和修整
2.确保材料尺寸和外观符合要求
八、品质检验
1.对加工后的材料进行质量检验
2.确保材料符合相关标准和客户要求
九、包装与存储
1.将加工好的石墨烯包装材料进行包装
2.标记产品信息及生产日期
3.存放于指定的仓库或库房。
石墨烯制备四种主要方法
石墨烯制备四种主要方法石墨烯制备技术发展迅速。
石墨烯优良的性能和广泛的应用前景,极大的促进了石墨烯制备技术的快速发展。
自2004年Geim等首次用微机械剥离法制备出石墨烯以来,科研人员又开发出众多制备石墨烯的方法。
其中比较主流的方法有外延生长法、化学气相沉淀CVD 法和氧化石墨还原法等。
现有制法还不能满足石墨烯产业化的要求。
包括微机械剥离法、外延生长法、化学气相沉淀CVD法和氧化石墨还原法在内的众多制备方法目前仍不能满足产业化的要求。
特别是产业化要求石墨烯制备技术能稳定、低成本地生产大面积、纯度高的石墨烯,这一制备技术上的问题至今尚未解决。
微机械剥离法石墨烯首先由微机械剥离法制得。
微机械剥离法即是用透明胶带将高定向热解石墨片按压到其他表面上进行多次剥离,最终得到单层或数层的石墨烯。
2004年,Geim,Novoselov 等就是通过此方法在世界上首次得到了单层石墨烯,证明了二维晶体结构在常温下是可以存在的。
微机械剥离方法操作简单、制作样本质量高,是当前制取单层高品质石墨烯的主要方法。
但其可控性较差,制得的石墨烯尺寸较小且存在很大的不确定性,同时效率低,成本高,不适合大规模生产。
外延生长法外延生长方法包括碳化硅外延生长法和金属催化外延生长法。
碳化硅外延生长法是指在高温下加热SiC单晶体,使得SiC表面的Si原子被蒸发而脱离表面,剩下的C原子通过自组形式重构,从而得到基于SiC衬底的石墨烯。
金属催化外延生长法是在超高真空条件下将碳氢化合物通入到具有催化活性的过渡金属基底如Pt、Ir、Ru、Cu等表面,通过加热使吸附气体催化脱氢从而制得石墨烯。
气体在吸附过程中可以长满整个金属基底,并且其生长过程为一个自限过程,即基底吸附气体后不会重复吸收,因此,所制备出的石墨烯多为单层,且可以大面积地制备出均匀的石墨烯。
化学气相沉淀CVD法:最具潜力的大规模生产方法CVD法被认为最有希望制备出高质量、大面积的石墨烯,是产业化生产石墨烯薄膜最具潜力的方法。
石墨烯加工工艺流程及用途
石墨烯加工工艺流程及用途英文回答:Graphene Processing Technology and Applications.Graphene, a single layer of carbon atoms arranged in a two-dimensional honeycomb lattice, has attractedsignificant attention due to its extraordinary properties. Its unique combination of high electrical conductivity, excellent thermal conductivity, and mechanical strength makes it a promising material for various applications. In this article, we will discuss the processing technology and applications of graphene.Graphene Processing Technology:1. Mechanical Exfoliation: This is the most common method for producing graphene. It involves repeatedly peeling off thin layers of graphene from graphite using adhesive tape. Although this method is simple andinexpensive, it is not suitable for large-scale production.2. Chemical Vapor Deposition (CVD): CVD is a widely used method for synthesizing large-area graphene films. It involves depositing carbon atoms onto a substrate by decomposing a carbon-containing precursor gas at high temperatures. CVD allows for better control over the graphene layer thickness and quality.3. Epitaxial Growth: Epitaxial growth involves growing graphene on a substrate with a similar crystal structure. This method produces high-quality graphene with controlled layer thickness. However, it requires sophisticated equipment and is more expensive compared to other methods.Graphene Applications:1. Electronics: Graphene's high electrical conductivity makes it suitable for applications in electronics. It can be used to develop faster and more efficient transistors, sensors, and interconnects. Graphene-based flexible and transparent electronics have also shown potential inwearable devices and displays.2. Energy Storage: Graphene-based materials are being explored for energy storage applications, such as batteries and supercapacitors. Graphene's large surface area and high electrical conductivity enhance the performance of these devices, leading to faster charging, longer battery life, and higher energy density.3. Composite Materials: Graphene can be incorporated into various composite materials to enhance their mechanical, thermal, and electrical properties. Graphene-reinforced composites have shown improved strength, stiffness, and thermal conductivity. These materials find applications in aerospace, automotive, and construction industries.4. Biomedical Applications: Graphene's biocompatibility and unique properties make it suitable for biomedical applications. It can be used as a platform for drug delivery, tissue engineering, and biosensing. Graphene-based biosensors offer high sensitivity and selectivity fordetecting biomarkers, enabling early disease diagnosis.5. Environmental Applications: Graphene-based materials have been explored for environmental remediation, such as water purification and air filtration. Graphene membranes show high permeability and selectivity, making themeffective in removing contaminants from water. Graphene-based filters can also capture and remove harmful gasesfrom the air.中文回答:石墨烯加工工艺流程及用途。
石墨烯生产工艺流程
石墨烯生产工艺流程
石墨烯是一种具有独特性质的二维材料,具有良好的导电性、导热性和机械性能,因此在电子、光电子、化学、能源等领域具有广泛的应用前景。
下面是关于石墨烯生产工艺流程的简介。
首先,石墨烯的制备方法有多种,但其中最常用的方法是化学气相沉积(CVD)。
在这个过程中,石墨烯是通过将甲烷等
碳源气体通过管道送入高温的石墨片表面,然后在合适的催化剂的作用下,将碳源气体分解成碳原子,并在石墨片表面形成石墨烯结构。
其次,石墨烯的沉积通常在压力较低的条件下进行,以保证石墨烯的质量和晶格结构。
同时,为了控制石墨烯的生长方向,通常在沉积过程中加入金属催化剂,如铜或镍。
这些金属催化剂具有良好的富碳性,可以提供充足的碳源,促进石墨烯的形成。
然后,在石墨烯的沉积过程中,需要对沉积气体的流量、温度和压力进行严格控制。
对于甲烷等碳源气体,通常在沉积过程中保持恒定的流量,以确保足够的碳原子供给,从而增加石墨烯的生长速度和质量。
同时,通过调节沉积温度和压力,可以控制石墨烯的层数和结晶度。
最后,在石墨烯生长完成后,需要对其进行后处理步骤,以去除金属催化剂和残留的有机物。
这通常通过将石墨烯基片放入高温的酸溶液中进行酸洗,以去除金属催化剂并清洗表面。
此外,还可以采用化学或物理方法将石墨烯转移到其他基片上,
以获得更好的应用性能。
总的来说,石墨烯的生产工艺是一个复杂的过程,需要准确的控制参数和精细的操作。
通过不断改进工艺流程和提高设备的性能,石墨烯的生产效率和质量将会不断提升,为其广泛的应用提供更强大的支持。
石墨烯生产工艺流程
石墨烯生产工艺流程
石墨烯是一种具有非常特殊物理性质的新型材料,具有极高的导电性、热导率和机械强度,同时又非常轻薄。
因此,石墨烯在电子学、光电子学、材料科学等领域有着广泛的应用前景。
石墨烯的生产工艺流程是研究和生产石墨烯的关键环节,下面将介绍石墨烯生产的工艺流程。
首先,石墨烯的生产可以通过机械剥离法来实现。
这种方法是通过机械剥离的方式,将石墨烯从石墨晶体中剥离出来。
这种方法的优点是操作简单,成本较低,但是生产效率较低,且石墨烯的质量不易控制。
其次,化学气相沉积是另一种常用的石墨烯生产方法。
这种方法是通过在金属基底上,利用化学气相沉积的方法,使石墨烯在金属基底上沉积生成。
这种方法的优点是可以在大面积上生产高质量的石墨烯,但是生产设备成本高,且对生产环境要求严格。
另外,化学剥离法也是一种常用的石墨烯生产方法。
这种方法是通过在石墨晶体表面进行化学处理,将石墨烯从石墨晶体上剥离出来。
这种方法的优点是可以在大面积上生产高质量的石墨烯,但
是对生产设备和工艺要求较高。
除了以上几种方法外,还有其他一些新型的石墨烯生产工艺方法,如电化学剥离法、等离子体剥离法等。
这些新型方法都在不断地被研究和改进,以提高石墨烯的生产效率和质量。
总的来说,石墨烯的生产工艺流程是一个复杂的过程,需要结合物理、化学、材料等多个学科的知识,以及高科技生产设备和精湛的工艺技术。
随着石墨烯在各个领域的应用不断扩大,石墨烯的生产工艺流程也将不断得到改进和完善,以满足市场对高质量石墨烯的需求。
石墨烯的制备方法
石墨烯的制备方法
制备石墨烯的文章
石墨烯是由石墨原料通过物理、化学或者是物理化学反应来制备的一种新型碳材料,具有超强的物理性质,在许多领域,如轻质钢、航空航天以及生物分离技术的应用都有着非常广泛的应用。
目前,石墨烯的制备方法主要包括电化学法、化学气相沉积法、臭氧法以及光
化学气相沉积法等。
下面我们就来详细介绍三种比较常用的石墨烯制备方法。
首先,是最古老也是最常用的石墨烯制备方法——电化学法,即利用石墨的电
解熔解的原理分解石墨,从而制备出石墨烯。
电化学制备石墨烯的过程中,石墨的结构会因为受到电解而发生变化,从而产生石墨烯的片层结构,最终得到的石墨烯可以用于构建各种类型的电子元器件。
其次,是化学气相沉积法,该方法主要利用由高温热源,如二氧化碳激光器产
生的高温,来溶解碳原料,并在热流体体内脱水后,产生石墨烯微粒。
化学气相沉积法可以提高制备石墨烯的生产效率,且能比较容易的控制石墨烯的厚度,同时更加深入的揭示出石墨烯以及其他类似材料的物理特性。
最后,是光化学气相沉积法。
这种方法利用彩光化学反应来控制气体分子反应,从而产生被称为“气体固溶体”的形态,最后再利用表征自组装过程以及壁缝结构对产生的物质进行研究,有助于深入地了解石墨烯的结构特性。
以上就是石墨烯的制备方法,可以看出,不同的制备方法其所产生的石墨烯的
特性不一样,需要根据实际的应用来选择合适的制备方法。
石墨烯加工工艺流程及用途
石墨烯加工工艺流程及用途Graphene, a single layer of carbon atoms arranged in a hexagonal lattice, is a revolutionary material that has captured the interest of scientists and engineers due to its remarkable properties. 石墨烯是一种由碳原子构成的六角形晶格排列的单层材料,由于其卓越的性能,已经引起了科学家和工程师的关注。
Its high electrical conductivity, exceptional strength, and flexibility make it a promising candidatefor various applications in different industries. 其高电导率,出色的强度和灵活性使其成为不同行业中各种应用的有前景的候选材料。
However, the challenge lies in developing efficient processing techniques that can mass-produce graphene at low cost while maintaining its exceptional properties. 然而,挑战在于开发高效的加工技术,能够以低成本大规模生产石墨烯,同时保持其卓越的性能。
The processing of graphene involves several steps to convert raw graphite into graphene sheets of high quality. 石墨烯的加工涉及几个步骤,将原始石墨转化为高质量的石墨烯片。
Initially, the raw graphite is exfoliated through mechanical or chemical methods to separate the individual layers of graphene. 起初,采用机械或化学方法剥离原始石墨,将石墨的独立层分离出来。
石墨烯制备方法总结-高勇
石墨烯(Graphene)的制备方法总结石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢状晶格的平面薄膜,是一种只有一个原子层厚(0.334nm)的二维材料。
石墨烯分为:1单层石墨烯(Graphene);2 双层石墨烯(Bilayer or double-layer graphene);3 少层石墨烯(few-layer)3-10层;4 多层或者厚层石墨烯(multi-layer graphene)厚度在10层以上10nm以下。
石墨烯(Graphenes)是一种二维碳材料,是单层石墨烯、双层石墨烯、多层石墨烯的总称。
制备不同种类的石墨烯有不同的方法,一般情况下,制备单层石墨烯的方法有:机械剥离法、化学气象沉积法、外延生长法、有机合成法等;制备多层石墨烯的方法有:氧化还原法、电弧放电法等;制备石墨烯纳米带的方法:熔融合金快淬碳自析法等。
目前为止,国内外的石墨烯制备方法有20多种,其中包括:1.机械剥离法2.氧化还原法3.外延生长法4.有机合成法5.化学气象沉积法(CVD)6.化学剥离法(氧化还原法)7.球磨法8.熔融合金快淬碳自析法9.电化学法10.石墨插层法11.离子注入法12.高温高压生长法(HTHP)13.爆炸法14.液相气象直接剥离法15.等离子体增强化学气象沉积法(PECVD)16.原位自生模板法17.电泳沉积法18.微波法19.溶剂热法20.电弧放电法21.固态碳源催化法22.纳米管切割法每一种制备方法的原理、制备的石墨烯质量、工艺过程及评价:(1)化学气象沉积法(CVD)原理:CVD法是可控制备大面积石墨烯的一种最常用的方法。
它的主要原理是利用平面金属作为基底和催化剂,在高温环境中通入一定量的碳源前驱体和氢气,相互作用后在金属表面沉积而得到石墨烯。
从生长机理上主要可以分为两种:一是,渗碳析碳机制,即对于镍等具有较高溶碳量的金属基体,碳源裂解产生的碳原子在高温时渗入金属基体内,在降温时再从其内部析出成核,进而生长成石墨烯;二是,表面生长机制,即对于铜等具有较低溶碳量的金属基体,高温下气态碳源裂解生成的碳原子吸附于金属表面,进而成核生长成“石墨烯岛”,并通“石墨烯岛”的二维长大合并得到连续的石墨烯薄膜。
石墨烯的加工工艺
石墨烯的加工工艺
石墨烯的加工工艺主要包括:
1. 原料制备:以金属石墨材料,用超声粉碎仪、热处理、化学表面活性剂等对其进行合成和制备。
2. 氧化剥离:使用不同的化学处理方法,改变石墨表面氧化状态,来剥离石墨构成的薄膜,形成石墨烯膜。
3. 气、液、膜加工:来实现膜的分立、单分子膜组装、石墨烯的形状识别等。
包括干法分离、溶剂分离、光致溶胶-凝胶分离(和形成)等技术。
4. 化学改性:使用化学母体对石墨烯进行改性,可增强石墨烯的电容、阻燃性和耐腐蚀性。
5. 功能性调控:通过压电效应,改变石墨烯表面形貌,使其具有更强的功能性。
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石墨烯,不仅是已知材料中最薄的一种,还非常牢固坚硬;作为单质,它在室温下传递电子的速度比已知导体都快,作为一种新型高科技材料,石墨烯具有超薄、强韧、稳定、导电性好等诸多现有材料无法比拟的优点,石墨烯最终可能替代硅,引发一场全面的电子工业革命。
石墨烯广泛用于军事、电子工业领域。
石墨烯在新能源领域如超级电容器、锂离子电池方面,由于其高传导性、高比表面积,可适用于作为电极材料助剂。
产业链结构分析
石墨烯的研究热潮也吸引了国内外材料制备研究的兴趣,石墨烯材料的制备方法已报道的有:机械剥离法、化学氧化法、晶体外延生长法、化学气相沉积法、有机合成法和碳纳米管剥离法等。
微机械剥离法
2004年,Geim等首次用微机械剥离法,成功地从高定向热裂解石墨(highlyorientedpyrolyticgraphite)上剥离并观测到单层石墨烯。
Geim研究组利用这一方法成功制备了准二维石墨烯并观测到其形貌,揭示了石墨烯二维晶体结构存在的原因。
微机械剥离法可以制备出高质量石墨烯,但存在产率低和成本高的不足,不满足工业化和规模化生产要求,2004年只能作为实验室小规模制备。
化学气相沉积法
化学气相沉积法(ChemicalVaporDeposition,CVD)首次在规模化制备石墨烯的问题方面有了新的突破(参考化学气相沉积法制备高质量石墨烯)。
CVD法是指反应物质在气态条件下发生化学反应,生成固态物质沉积在加热的固态基体表面,进而制得固体材料的工艺技术。
麻省理工学院的Kong等、韩国成均馆大学的Hong等和普渡大学的Chen等在利用CVD法制备石墨烯。
他们使用的是一种以镍为基片的管状简易沉积炉,通入含碳气体,如:碳氢化合物,它在高温下分解成碳原子沉积在镍的表面,形成石墨烯,通过轻微的化学刻蚀,使石墨烯薄膜和镍片分离得到石墨烯薄膜。
这种薄膜在透光率为80%时电导率即可达到1.1×106S/m,成为透明导电薄膜的潜在替代品。
用CVD法可以制备出高质量大面积的石墨烯,但是理想的基片材料单晶镍的价格太昂贵,这可能是影响石墨烯工业化生产的重要因素。
CVD法可以满足规模化制备高质量石墨烯的要求,但成本较高,工艺复杂。
溶剂剥离法
溶剂剥离法的原理是将少量的石墨分散于溶剂中,形成低浓度的分散液,利用超声波的作用破坏石墨层间的范德华力,此时溶剂可以插入石墨层间,进行层层剥离,制备出石墨烯。
此方法不会像氧化-还原法那样破坏石墨烯的结构,可以制备高质量的石墨烯。
在氮甲基吡咯烷酮中石墨烯的产率最高(大约为8%),电导率为6500S/m。
研究发现高定向热裂解石墨、热膨胀石墨和微晶人造石墨适合用于溶剂剥离法制备石墨烯。
溶剂剥离法可以制备高质量的石墨烯,整个液相剥离的过程没有在石墨烯的表面引入任何缺陷,为其在微电子学、多功能复合材料等领域的应用提供了广阔的应用前景。
缺点是产率很低。
溶剂热法
溶剂热法是指在特制的密闭反应器(高压釜)中,采用有机溶剂作为反应介质,通过将反应体系加热至临界温度(或接近临界温度),在反应体系中自身产生高压而进行材料制备的一种有效方法。
溶剂热法解决了规模化制备石墨烯的问题,同时也带来了电导率很低的负面影响。
为解决由此带来的不足,研究者将溶剂热法和氧化还原法相结合制备出了高质量的石墨烯。
Dai 等发现溶剂热条件下还原氧化石墨烯制备的石墨烯薄膜电阻小于传统条件下制备石墨烯。
溶
剂热法因高温高压封闭体系下可制备高质量石墨烯的特点越来越受科学家的关注。
溶剂热法和其他制备方法的结合将成为石墨烯制备的又一亮点。
氧化-还原法
氧化-还原法制备成本低廉且容易实现,成为制备石墨烯的最佳方法,而且可以制备稳定的石墨烯悬浮液,解决了石墨烯不易分散的问题。
氧化-还原法是指将天然石墨与强酸和强氧化性物质反应生成氧化石墨(GO),经过超声分散制备成氧化石墨烯(单层氧化石墨),加入还原剂去除氧化石墨表面的含氧基团,如羧基、环氧基和羟基,得到石墨烯。
氧化-还原法被提出后,以其简单易行的工艺成为实验室制备石墨烯的最简便的方法,得到广大石墨烯研究者的青睐。
Ruoff等发现通过加入化学物质例如二甲肼、对苯二酚、硼氢化钠(NaBH4)和液肼等除去氧化石墨烯的含氧基团,就能得到石墨烯。
氧化-还原法可以制备稳定的石墨烯悬浮液,解决了石墨烯难以分散在溶剂中的问题。
氧化-还原法的缺点是宏量制备容易带来废液污染和制备的石墨烯存在一定的缺陷,例如,五元环、七元环等拓扑缺陷或存在-OH基团的结构缺陷,这些将导致石墨烯部分电学性能的损失,使石墨烯的应用受到限制。