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石墨烯怎么來

201 2021-09-19 05:05 admin

你可以話費一定代價?買過來??????--------從石墨中分離出石墨烯,獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎。并且,石墨烯在自然界也有產(chǎn)出,它體現(xiàn)為高能物理狀態(tài)下的圈量子的粒子態(tài)相。

??最普通的是微機械分離法,直接將石墨烯薄片從較大的晶體上剪裁下來。2004年,海姆等用這種方法制備出了單層石墨烯,并可以在外界環(huán)境下穩(wěn)定存
在。典型制備方法是用另外一種材料膨化或者引入缺陷的熱解石墨進(jìn)行摩擦,體相石墨的表面會產(chǎn)生絮片狀的晶體,在這些絮片狀的晶體中含有單層的石墨烯。
??但缺
點是此法利用摩擦石墨表面獲得的薄片來篩選出單層的石墨烯薄片,其尺寸不易控制,無法可靠地制造長度足供應(yīng)用的石墨薄片樣本。
碳化硅表面外延生長
該法是通過加熱單晶碳化硅脫除硅,在單晶(0001)面上分解出石墨烯片層。
??具體過程是:將經(jīng)氧氣或氫氣刻蝕處理得到的樣品在高真空下通過電子轟擊加熱,除去氧化物。用俄歇電子能譜確定表面的氧化物完全被移除后,將樣品加熱使之溫度升高至1250~1450℃后恒溫1min~20min,從而形成極薄的石墨層,經(jīng)過幾年的探索,克萊爾·伯格(Claire?Berger)等人已經(jīng)能可控地制備出單層或是多層石墨烯[18]。
??在C-terminated表面比較容易得到高達(dá)100層的多層石墨烯。其厚度由加熱溫度決定,制備大面積具有單一厚度的石墨烯比較困難。
金屬表面生長
取向附生法是利用生長基質(zhì)原子結(jié)構(gòu)“種”出石墨烯,首先讓碳原子在1150℃下滲入釕,
然后冷卻,冷卻到850℃后,之前吸收的大量碳原子就會浮到釕表面,鏡片形狀的單層的碳原子“孤島”布滿了整個基質(zhì)表面,最終它們可長成完整的一層石墨
烯。
??第一層覆蓋8?0?
%后,第二層開始生長。底層的石墨烯會與釕產(chǎn)生強烈的相互作用,而第二層后就幾乎與釕完全分離,只剩下弱電耦合,得到的單層石墨烯薄片表現(xiàn)令人滿意。但采
用這種方法生產(chǎn)的石墨烯薄片往往厚度不均勻,且石墨烯和基質(zhì)之間的黏合會影響碳層的特性。
??另外彼得·瑟特(Peter?Sutter)等使用的基質(zhì)是稀有金屬釕[19]。
氧化減薄石墨片法
石墨烯也可以通過加熱氧化的辦法一層一層的減薄石墨片,從而得到單、雙層石墨烯?[20]。
肼還原法
將氧化石墨烯紙(graphene?oxide?paper)置入純肼溶液(一種氫原子與氮原子的化合物),這溶液會使氧化石墨烯紙還原為單層石墨烯[21]。
??
乙氧鈉裂解
一份于2008年發(fā)表的論文,描述了一種程序,能夠制造達(dá)到公克數(shù)量的石墨烯。首先用鈉金屬還原乙醇,然后將得到的乙醇鹽(ethoxide)產(chǎn)物裂解,經(jīng)過水沖洗除去鈉鹽,得到黏在一起的石墨烯,再用溫和聲波振動(sonication)振散,即可制成公克數(shù)量的純石墨烯[22]。
??
切割碳納米管法
切割碳納米管也是制造石墨烯帶的正在試驗中的方法。其中一種方法用過錳酸鉀和硫酸切開在溶液中的多層壁碳納米管(Multi-walled?carbon?nanotubes)[23]。另外一種方法使用等離子體刻蝕(plasma?etching)一部分嵌入于聚合物的納米管[24]。
??
石墨的聲波處理法
這方法包含分散在合適的液體介質(zhì)中的石墨,然后被超聲波處理。通過離心分離,非膨脹石墨最終從石墨烯中被分離。這種方法是由Hernandez等人首次提出[25],
他得到的石墨烯濃度達(dá)到了0。
??01?mg/ml在N-甲基吡咯烷酮(N-methylpyrrolidone,?
NMP)。然后,該方法主要是被多個研究小組改善。特別是,它得到了在意大利的阿爾貝托·馬里亞尼(Alberto?
Mariani)小組的極大改善。
??Mariani等人達(dá)到在NMP中的濃度為2。1mg/ml(在該溶劑中是最高的)[26]。同一小組發(fā)表的最高的石墨烯的濃度是在已報告的迄今在任何液體中的和通過任意的方法得到的。一個例子是使用合適的離子化液體作為分散介質(zhì)用于石墨剝離[27];在此培養(yǎng)基中獲得了非常高的濃度為5。
??33mg/ml。

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