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石墨粉液相剝離制備石墨烯

石墨粉液相剝離制備石墨烯
IKN  2024-11-27  |  閱讀:325

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目前,已經(jīng)有很多制備石墨烯的方法,整體上可以分為 自下而上和自上而下兩類(lèi)。自上而下途徑是從石墨出發(fā)(又可稱為石墨途徑),通過(guò)物理手段如機(jī)械力、超聲波、熱應(yīng)力等破壞石墨層與層之間的范德華力來(lái)制備石墨烯的方法,主要包括微機(jī)械剝離法、液相或氣相剝離法、球磨法等。


液相剝離法是一種可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的方法,也適用于生產(chǎn)石墨烯復(fù)合材料。剝離制備石墨烯需要克服石墨層與層之間的范德華力,而將石墨分散在液體中是一種直接的有效減小范德華力的方式,這就使得液相剝離法具有實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的可能性。液相剝離法通常分為3個(gè)步驟:


(1)將石墨分散在溶劑中,


(2)通過(guò)超聲波、微波、剪切力、熱應(yīng)力以及電化學(xué)等手段輔助剝離,


(3)離心分離得到石墨烯分散液。液相剝離法制備石墨烯可以分為兩類(lèi),包括直接液相剝離和助劑輔助液相剝離,其中直接液相剝離是通過(guò)溶劑與石墨烯片層之間的相互作用使石墨烯穩(wěn)定地分散在溶劑中,而助劑輔助剝離則是助劑在溶劑和片層之間作用,從而使石墨烯穩(wěn)定地分散在溶劑中。

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第一步,用N-甲基吡咯烷酮和丁胺對(duì)石墨進(jìn)行兩步非氧化插層處理,使得有機(jī)分子進(jìn)入石墨層間,減小石墨層間的范德華力,得到處理后的石墨原料。這一步可以提高石墨的可剝離性和可分散性,減少后續(xù)剝離過(guò)程中所需的能量。 


第二步,用高速剪切研磨分散機(jī)對(duì)處理后的石墨原料進(jìn)行機(jī)械剝離,使得石墨烯片層從石墨表面剝離,并在N-甲基吡咯烷酮溶液中形成石墨烯乳液。這一步可以利用N-甲基吡咯烷酮溶液的高介電常數(shù)和低表面張力穩(wěn)定石墨烯片層,防止其重新聚集。 

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