異なる方法で調製されたグラフェンが分散するのはなぜですか？

二次元材料グラフェンの厚さはわずか数ナノメートルであり、ナノ材料粒子間の吸着性能が高いため、完全に広げることは困難であり、疎水性の純粋な炭素材料に固有であるため、グラフェンは他の材料に完全に分散させることができず、それが遊びの材料性能を大きく制限するので、それをどのように広げるかがグラフェンアプリケーションのボトルネックになります。

グラフェンは優れた力学、電気、磁気、熱的および光学的特性を持ち、平面内の六角形の炭素環の構造は無限に広がり、六角形の炭素環面方向の炭素sp2ハイブリダイゼーション形成は安定した機械的特性と電気的特性を持ち、グラフェンの強度は鋼の最大100倍の強度があり、硬度はダイヤモンドに匹敵します。グラフェン表面の電子移動度2x 105 cm2 / s。 （V）は銅の導電率よりはるかに高いです。これらの優れた性能により、グラフェンは、カーボンナノチューブが1991年に発見された後、カーボン材料の可能性が高まりました。

グラフェンの多くの利点に基づいて、他の材料を改善するために使用できますか？グラフェン複合材料を追加することにより、機械的および電気的性能からなるものが多くの研究で大幅に改善されています。しかし、二次元材料グラフェンの厚さはわずか数ナノメートルであり、ナノ材料粒子間の吸着性能が高いため、完全に広げることは困難であり、疎水性の純粋な炭素材料であるグラフェンに固有のものです。は他の材料に完全に分散することができず、それが遊びの材料性能を大きく制限するため、それをどのように広げるかがグラフェンアプリケーションのボトルネックになります。

1、グラフェン水分散の調製方法の影響

機械的ストリッピング法、グラフェンの水分散性

グラフェンには多くの種類の調製方法があり、さまざまな方法の原理は大きく異なり、グラフェン分散の性能にも違いがあります。機械的ストリッピング法は当初、グラフェン、構造自体への損傷を最小限に抑える方法、グラフェン材料の完全な構造、欠陥の少ない方法で作られました。しかし、グラフェン表面の親水性基が少ないため、水分散性が悪くなります。また、機械的ストリッピング法ではグラフェンの大量生産が実現できず、実際の生産には適用できないため、グラフェンの顕微鏡研究以外では、一般的にこの方法を採用していません。

グラフェンの法制度水分散の拡大

膨張黒鉛の方法よりも原料である膨張黒鉛は、超音波法または高速剪断法により、層間の構造が比較的緩く、層と層の間の溶媒を使用して膨張黒鉛に分散させ、その後、超音波と分散剤の静電反発力により、膨張したグラファイトは層間ファンデルワールス力に打ち勝ち、分離層と層を形成し、最終的にグラフェン溶液の単層以下を取得します。 PatonKR et al。は、同様の原理を使用して、グラフェンNMP分散溶液を調製し、グラフェンの方法で作成されたX線スペクトルとラマンスペクトルを使用すると、欠陥が少ないという利点があります。

XiumeiGeng、YufenGuoなどはH2O2を媒体として使用しており、FeCl3の触媒作用下で、グラフェン分散、SEM、TEM、およびAFM特性評価により、グラフェンはこの種の方法を採用しており、厚さが薄く、平面領域の特性が大きい、安定していて、水中で簡単に。

グラフェンの水分散液の化学蒸着

化学蒸着（CVD）、その原理は、高温のガス、炭素、水素原子によるものであり、グラフェンから成長した金属上に堆積したガス状原子の温度を下げます。この方法は、適用中のカーボンナノチューブの量が広くありました。グラフェンは高品質ですが、この方法は水溶液で直接得られるグラフェン分散液と比較して、水分散液を調製する独自の方法が比較的少ないため、溶液に使用する必要があるなど、グラフェンCVD法の製造、再度対処する必要があります。

グラフェンのREDOX合法水分散

濃硫酸、硝酸または他の酸化剤をグラファイト酸化処理に使用するためのグラフェンの酸化還元調製の原理、およびグラファイト層間の距離を伸ばすための超音波処理と組み合わせて、したがって分離されたグラフェン層は、酸化グラフェンを得る、最後に、還元剤の裏口から酸化グラフェンが還元され、酸化グラフェンの還元が形成されます。しかし、酸化度は、グラフェンの構造、多くの欠陥の炭素環に大きな損傷を与えるだけでなく、多くの-COOH、これらの欠陥を作る-OH親水性基などをもたらします。グラフェンには、方法、引き起こされる欠陥の2つの側面があります酸化により、グラフェン製の品質は高くありません。一方、空間、完全に復元できなかった場合の親水性基の欠陥は、還元の過程でこの方法を作り、グラフェンの水分散は他の方法よりも優れています。製造方法は大量生産を実現するのは簡単ですが、選択する前にグラフェンの水分散性能と品質を比較検討する必要があります。

2、グラフェン分散液に対する分散剤の種類の影響

グラフェン分散液のイオン性界面活性剤の影響

界面活性剤はイオン性と非イオン性に分けられ、イオン性界面活性剤が最も一般的です。DasSWajidASなど、グラフェン分散効果の溶液中の陰イオン性界面活性剤ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム（SDBS）の研究は理想的な結果を得ました。しかし、電解質溶液中の陰イオン界面活性剤には不安定な欠陥があります。フェルナンデス-MerinoMJParedesJIは、酸性溶液およびアルカリ性溶液中のさまざまなイオン性界面活性剤と非イオン性界面活性剤、および分散特性などを研究しました。結果は、酸性アルカリ溶液に対する非イオン性界面活性剤は、Brij700の分散効果など、あまり敏感ではないことを示しています。変化し、分散剤の高用量の場合、差は小さくなります。一方、イオン性界面活性剤は、酸に敏感で、アルカリ性溶液に分散剤の優れた効果が多く散在し、酸性環境では分散効果がほとんどないという特性を示しました。代表的なものは、1-ピレン酪酸、デオキシコール酸ナトリウム、SDBSです。これらの発見は、グラフェン複合材料の実際の調製において、分散剤の選択および酸およびアルカリ性の溶液が非常に大きいことを示唆している。

グラフェン分散に対する非イオン性界面活性剤の影響

PVPは一種のポリマーであり、一種の非イオン性界面活性剤でもあります。グラフェン分散液としてのPVPは非常に優れた効果があります。 WajidASetとWeiper capitaは、グラフェンの分散剤分散効果を研究しました。研究によると、多様化可能な10 mg / mLのPVP溶液がグラフェンの最大濃度に達すると、この種の分散剤の表面での形成がグラフェン層に吸着され、グラフェンの再結合とWajidASとの接触が防止されます。また、DMF、NMP、エタノールなどの有機溶媒中のグラフェンのこの種の分散剤と分散効果を研究した結果、高温約100℃、低pH約2の条件でPVPがグラフェン溶液を作ることができることが示されました。安定性、他の界面活性剤と比較して、界面活性剤には明らかな利点があり、さらなる研究では、PVP分散効果後の平均分子量は10000400 00110 00110であり、分散効果のあるPVPによって得られる相対分子量は小さいほど優れています。

3、まとめ

水中グラフェン分散の研究はこれまでに一定の進歩を遂げており、それぞれの方法には独自の長所と短所があり、水中のグラフェン分散の欠陥は実装が困難ではなく、酸化や表面改質などの特定の方法を使用した場合、多かれ少なかれ欠陥、または他の官能基を導入します。さらに、グラフェンの表面に吸着された分散剤は、元の導電率を下げるなど、遊びの作業性能にも影響を与えます。最終的に、10 mg / mL未満の水量でのグラフェン分散のほとんどは、準備高濃度のグラフェン溶液を使用することは依然として非常に困難です。研究を深めることで、これらの問題に対する非常に優れた解決策が得られることを願っています。

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