グラフェン製品の入手方法

グラファイトインターカレーション

この方法では、天然フレークグラファイトを原料として使用し、アルカリ金属元素をインターカレーション剤として使用しました。グラファイト層間化合物は、2つの側面からグラファイトストリッピングプロセスを加速します。第一に、インターカレーション剤は、グラファイト層間の距離を増加させ、グラファイト層間のファンデルワールス力を弱める。第二に、リチウム、カリウム、セシウムなどのアルカリ金属を挿入した後、グラファイト格子に電子を入力することで、結晶表面が負に帯電し、静電反発力が発生し、グラファイト結晶が剥がれやすくなります。最後に、グラフェンシートは超音波と遠心分離によって得られました。

ただし、この方法で作成されたグラフェンシートは多層（>、10層）で、厚さは数十ナノメートルを超えます。挿入された材料を追加すると、グラフェンのsp2ハイブリッド構造が破壊され、物理的および化学的特性に影響します。グラフェンの。

ソリューションストリッピング

溶剤ストリッピング法は、グラファイトを溶剤に分散させて低濃度の分散液を形成し、超音波または高速せん断効果を使用してグラファイト層間のファンデルワールス力を弱め、グラファイト層間に溶剤を挿入し、層を剥離する方法です。層ごとに、そしてグラフェンを準備します。 2014年、Paton etal。最初にn-メチルピロリドン（NMP）の溶媒にグラファイトを分散させ、単純な高速せん断を使用してグラファイトの迅速かつ効率的なストリッピングを実現し、数層のグラフェン安定分散液を取得し、大規模を実現する効果的な方法を提案しました。グラフェンの生産。

高品質のグラフェンは液相ストリッピング法で調製できます。液相ストリッピングプロセス全体で化学反応が発生しないため、グラフェンの表面に構造上の欠陥が発生することを回避できます。これにより、高性能電子デバイスのアプリケーションに高品質のグラフェンが提供されます。主な欠点は、歩留まりが非常に低く、大量生産や商業用途には適していないことです。

化学蒸着（CVD）法

この方法は、高温で気体状態の反応材料を化学反応させ、アニーリング後に金属マトリックス表面に固体材料を堆積させることにより、産業で半導体膜材料を大規模に調製するための主な方法です。 CVD法によるグラフェンの作製は、高温加熱によりガスを炭素原子と水素原子に分解した後、アニーリングにより基板表面に炭素原子を堆積させてグラフェンを形成します。最後に、金属基板は化学エッチングによって除去されます。 2009年、Hong etal。ニッケル層に6〜10原子層厚のグラフェンをCVD法で初めて堆積させた。 2013年、Bharathi etal。 CVD法により直径約1cmの単結晶グラフェンを作製した。

CVD法は、高品質で大面積のグラフェンを製造するための最も有望な方法であり、グラフェン膜を製造するための最も有望な工業的方法と考えられています。ただし、この方法は、その用途を制限する大規模なグラフェン巨視的粉末の調製には適していません。さらに、グラフェンの基板からの分離は、金属の化学的腐食の方法によるものであり、これは大量の酸を必要とし、コストを高く保ちながら環境に甚大な汚染を引き起こす。したがって、完全なグラフェンを得るために基板からグラフェンを効率的かつ安価に除去する方法が、この方法が直面する主な問題です。

REDOXプロセス

REDOXプロセスは、「酸化ストリッピング-還元」の3つのステップとして簡略化でき、グラファイト酸化処理のための強力な酸化剤の最初の使用に固有です。酸化グラファイトの表面で、親水性ヒドロキシル基、エポキシ、およびカルボキシル酸素含有基を形成します。グラファイト層の間隔を0.34nmから0.8nmに拡大でき、層間の距離を拡大すると、層間ファンデルワールスを効果的に弱め、魅力的で剥離しやすくなります。そして、超音波ストリッピング酸化グラファイト、グラファイトスラリー密度相互作用の酸化における超音波放射を使用する方法は、液体中に多数の小さな気泡、超音波縦方向透過領域の形成、成長、および負圧の気泡を生成します。このプロセスで「キャビテーション効果」と呼ばれる、急速に閉じた正圧領域では、閉じた気泡が1.0 x 108 paを超える瞬間高圧を形成する可能性があります。高圧は、酸化グラファイトの一連の小さな「爆発」の絶え間ない衝撃のように連続的に生成されます、酸化グラファイトを入手し、単層の酸化グラフェンをすばやく剥がします。最後に、goを高温または還元溶液中で還元して、goの表面のヒドロキシル基、エポキシ基、カルボキシル基などの酸素含有基を除去し、グラフェンの完全な2次元sp2ハイブリッド構造を復元してグラフェン生成物を得ました。 。

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