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上海矽諾國際貿(mào)易有限公司 2020-11-16 點擊15056次
目前石墨烯制備方法主要包括化學(xué)氣相沉積法、溶劑剝離法、氧化還原法、微機械剝離法、外延生長法、電弧法、有機合成法、電化學(xué)法等，具體如下所述。
1．1 化學(xué)氣相沉積法(CVD)
所謂CVD法，指的是反應(yīng)物質(zhì)于氣態(tài)條件下產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而在加熱固態(tài)基體表生成固態(tài)物質(zhì)，從而實現(xiàn)固體材料的制成的工藝技術(shù) 】。目前，以CVD法進(jìn)行石墨烯制備時通過將碳?xì)浠衔锏群細(xì)怏w通入以鎳為基片、管狀的簡易沉積爐中，通過高溫將含碳?xì)怏w
分解為碳原子使其沉積于鎳的表面，進(jìn)而形成石墨烯，再通過輕微化學(xué)刻蝕來使鎳片與石墨烯薄膜分離，從而獲得石墨烯薄膜。該薄膜處于透光率為80％ 的狀態(tài)下時其導(dǎo)電率便高達(dá)1．1×106S／m。通過CVD法可制備出大面積高質(zhì)量石墨烯，但單晶鎳價格則過于昂貴，該方法可滿足高質(zhì)量、規(guī)?；┑闹苽湟?，但工藝復(fù)雜，成本高，使得該方法的廣泛應(yīng)用受到限制。
1．2 溶劑剝離法
該方法通過將少量石墨散于溶劑中，配制成低濃度分散液，而后使用超聲波破壞石墨層間存在的范德華力，經(jīng)過上述操作溶劑便可成功插入石墨層并進(jìn)行逐層剝離，至此石墨烯制備完成。通過運用溶劑剝離法能夠制備出優(yōu)質(zhì)石墨烯，且操作過程中不會損壞石墨烯的表面。這就為石墨烯廣泛應(yīng)用于微電子學(xué)、多功能復(fù)合材料等諸多領(lǐng)域成為可能。但該方法也存在一定缺陷，比如，產(chǎn)率不高，這就使得其廣泛應(yīng)用于商業(yè)領(lǐng)域受到較大限制。
1．3 氧化還原法
該方法由于制備成本較低且可進(jìn)行規(guī)模化制備等優(yōu)勢而成為當(dāng)前制備石墨烯最受歡迎的方法。該方法還可用于穩(wěn)定石墨烯懸浮液的制定，有效對石墨烯難以分散這一問題加以解決。所謂氧化一還原法，其實質(zhì)為使天然石墨、強酸及強氧化性等物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)并生成氧化石墨，而后經(jīng)超聲分散即可完成氧化石墨烯的制備。待制備出氧化石墨烯后加入還原劑以去除，將其表面的含氧基團(tuán)如羧基與環(huán)氧基還原去除，至此便成功制備出石墨烯。此方法自提出后，因其簡單易行的制
備工藝已成為實驗室中制備石墨烯最常用、最簡便的方法。但此方法也存在缺陷，比如，若七元環(huán)、五元環(huán)等拓?fù)浯嬖谌毕荩只騉H基團(tuán)結(jié)構(gòu)存在缺陷等則會使得石墨烯部分的電學(xué)性能遭到破壞，限制其應(yīng)用。
1 4 微機械剝離法
Geim等于2004年首次使用微機械剝離法從高定向熱裂解石墨中剝離出單層石墨烯，并對其二維晶體結(jié)構(gòu)存在原因進(jìn)行了揭示。Meyer等于2007年發(fā)現(xiàn)，單層石墨烯其表面存在一定高度褶皺，褶皺程度與石墨烯層數(shù)呈反比例。出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因可能是單層石墨烯
降低表面能而由二維形貌轉(zhuǎn)向三維形貌，由此推測，其表面褶皺極可能是二維石墨烯存在必不可缺的條件，然而二維石墨烯其表面存在的褶皺在其性能中的影響仍有待研究。通過微機械剝離法能夠制備出高質(zhì)石墨烯，但也存在產(chǎn)率低、成本不足等缺陷，因此不符合業(yè)化、規(guī)?；纳a(chǎn)要求 。
1．5 電化學(xué)法
該方法通過將2個高純石墨棒平行插入含離子液體水溶液中，將電壓控制于10V一20V，半小時后陽極石墨棒便遭到腐蝕，而離子液體中的陽離子于陰極被還原并構(gòu)成自由基，此類自由基與石墨烯片中存在的 電子相結(jié)合，至此離子液體功能化的石墨烯片形成，而后將電解槽中黑色沉淀物以無水乙醇加以洗滌，并于60攝氏度下干燥2個小時便可獲得石墨烯，但此方法制備所得的石墨烯其片層較單原子層厚度更大。
1．6 電弧法
電弧法也可用于制備石墨烯，但需保持大電流、氫氣氛圍與高電壓，使2個石墨電極盡量靠攏，當(dāng)其靠攏到某種程度就會產(chǎn)生電弧放電。此時陰極附近可以收集到諸如CNTs、碳物質(zhì)等，而石墨烯則可在反應(yīng)室內(nèi)壁獲得。