Översikt över förberedelsen av grafen

För närvarande finns det många metoder för framställning av grafen. Detta papper är uppdelat i fysiska och kemiska metoder.

1 fysisk metod för framställning av grafen

Den fysiska metoden är vanligtvis baserad på billig grafit eller expanderad grafit som råmaterial, genom mekanisk strippning, orienteringsepifyser, flytande eller gas direkt avdrivningsmetod för att framställa en- eller flerskiktsgrafen. Dessa metoder är lätta att erhålla råmaterial, operationen är relativt enkel, syntetisk grafen hög renhet, mindre defekter.

1.1 mekanisk avdrivningsmetod

Mekanisk avstrykning eller mikromaskinering är ett av de enklaste sätten att direkt skala en grafenplåt från en större kristall. Novoselovt et al. Lyckades att strippa och observera monolaggrafen från höggradigt orienterad pyrolytisk grafit med en mycket enkel mikromachinerad strippningsmetod 2004, vilket demonstrerade den oberoende närvaron av monoskiktgrafen. Den specifika processen är enligt följande: Första användning syreplasma i den 1 mm tjocka höggradigt orienterade pyrolytiska grafit ytanjonet etsningen, när ytan etsning 20 μm bred och 2 μm djup mikrolucka med fotoresist kommer det att limas till glassubstratet, och därefter avlägsnas tårbandet upprepade gånger med ett transparent band och därefter avlägsnas den överskottsorienterade pyrolytiska grafiten och glassubstratet med mikrokapslarna placeras i acetonlösningen för ultraljud och slutligen den monokristallina kiselplattan i acetonlösningsmedlet, användning av van der Waals kraft eller kapillärkraft kommer att vara ett enda lager av grafen "ta bort".

Denna metod har emellertid vissa nackdelar, till exempel att storleken på den erhållna produkten inte är lätt att kontrollera, kan inte på ett tillförlitligt sätt förbereda en tillräckligt lång grafen och kan därför inte uppfylla de industriella behoven.

1.2 orienterings epifytisk metod - kristalltillväxt

Peter Wutter et al. Använd sällsynt metall ruthenium som tillväxtmatrisen, med användning av den atomiska strukturen av matrisen "arten" ur grafen. C-atomer infiltreras först till rutenium vid 1150 ° C och kyles därefter till 850 ° C. Innan den stora mängden kolatomer absorberas flyter de till rutheniumets yta och bildar en monolitisk kolatom "ö" på ytan av substratet, ö "växer gradvis upp, så småningom växer till ett lager av komplett grafen. Efter det första lagets täckningsgrad på 80% började det andra laget växa, grafens botten och matrisen har en stark växelverkan mellan Det andra skiktet efter bildandet av det tidigare skiktet och substratet är nästan fullständigt åtskilda, vilket lämnar endast svag koppling. Således framställdes ett monolitiskt grafenark. De grafenark som framställs med denna metod tenderar emellertid att vara ojämna i tjocklek och vidhäftning mellan grafen och matrisen påverkar egenskaperna hos de framställda grafenflingorna.

1.3 Vätskefas och gasfas direkt avdrivningsmetod

Vätskefas och gasformig direktstrippningsmetod avser direkt frisättning av grafit eller expanderad grafit (EG) (vanligtvis genom snabb temperaturökning till 1000 ° C över ytan av syreinnehållande grupper som avlägsnats för att få) tillsatt till ett organiskt lösningsmedel eller vatten, med ultraljud, uppvärmning eller luftflöde för att producera en viss koncentration av en eller flera lager grafenlösning. Coleman et al. Disperserad grafit i N-metylpyrrolidon (NMP) på samma sätt som flytande fasskalning av kolnanorör. Utbytet av monoskiktgrafen var 1% efter 1 timmars ultraljud och förlängd ultraljud (462 h) så att grafenkoncentrationen upp till 1,2 mg / ml. Resultaten visar att interaktionen mellan lösningsmedlet och grafenen kan balansera den energi som krävs för att avlägsna grafen när lösningsmedlet matchar ytenergin hos grafen och ytspänningen hos grafen kan vara 40 ~ 50mJ / m2. Effekten av avlägsnande av grafitplåt kan förbättras genom påverkan av luftflödet. Janowska et al. Används expanderad grafit som råmaterial och mikrovågsstrålning för att förbättra det totala utbytet av grafen (~ 8%) med ammoniak som lösningsmedel. Fördjupade studier har visat att ammoniak producerad genom lösningsmedelsupplösning vid höga temperaturer kan tränga in i grafitarket och avlägsna grafiten när lufttrycket överstiger ett visst värde som är tillräckligt för att övervinna van der Waals-kraften mellan grafitarken.

På grund av den billiga grafiten eller expanderad grafit som råmaterial involverar framställningsförfarandet inte kemisk förändring. Beredningen av grafen genom direktfasning med flytande fas eller gasfas har fördelarna med låg kostnad, enkel drift och hög produktkvalitet, men det finns också monolitisk grafenutbyte. Hög, lamellär agglomerering seriös, måste ytterligare avlägsna stabilisatorn och andra defekter.