Introduzir:
A dispersão ultrassônica do grafeno, também conhecida como esfoliação de grafeno ultrassônico, usa o método de redução de grafite oxidada e combina -a com vibração ultrassônica para aumentar efetivamente o espaçamento entre camadas da grafite oxidada. A grafite oxidada com maior espaçamento entre camadas entre camadas não é apenas benéfico para outras moléculas, átomos etc. para inserir o intercalador para formar materiais compostos de intercalação de grafite oxidados, mas também fáceis de ser esfoliados em grafite oxidada de camada única, estabelecendo a base para a preparação posterior de grafeno de um único single.
Princípio:
O equipamento de dispersão de grafeno ultrassônico utiliza o efeito de cavitação do ultrassom para dispersar e agregar partículas. É colocar a suspensão de partículas (líquido) que precisa ser processada em um campo sonoro super forte e tratá -lo com amplitude ultrassônica apropriada. Sob efeitos adicionais, como cavitação, alta temperatura, alta pressão, microjato e forte vibração, a distância entre as moléculas continuará aumentando, levando a fragmentação molecular e a formação de estruturas de moléculas únicas. Este produto tem um efeito particularmente bom na dispersão de nanomateriais, como nanotubos de carbono, grafeno, sílica, etc.
Objetivo:
Há um grande número de materiais de grafite na natureza e grafite com uma espessura de 1 milímetro contém aproximadamente 3 milhões de camadas de grafeno. A grafite de camada única é chamada grafeno, que não existe em seu estado livre e existe na forma de folhas de grafeno em camadas. Devido às fracas forças entre camadas das folhas de grafite, a camada por esfoliação da camada pode ser alcançada através de forças externas, resultando em grafeno de camada única com uma espessura de apenas um átomo de carbono.
Métodos de dispersão comuns e suas desvantagens:
1. Método de descascamento micro mecânico
Use fita para retirar diretamente os flocos de grafeno de cristais maiores e repita esse processo continuamente.
O atrito entre um material e a grafite pirolítica introduzida ou defeito expandida resulta na formação de cristais como os cristais na superfície da grafite a granel, que contêm uma única camada de grafeno.
Desvantagens:O grafeno tem baixo rendimento de produção, área pequena, difícil de controlar com precisão, de baixa eficiência e não pode ser preparado em larga escala.
2. Método de deposição de vapor químico
O processo de introdução de uma ou mais substâncias gasosas que contêm carbono (geralmente gás orgânico de baixo carbono) em um reator de vácuo e decompondo e carbonizando o gás contendo carbono (geralmente gás orgânico de baixo carbono) a alta temperatura para cultivar um elemento de carbono na superfície do substrato.
Desvantagens:A estrutura cristalina hexagonal de favo de mel do grafeno não pode ser totalmente grafitada e sua qualidade não é tão boa quanto a do método de esfoliação microcomputador. Os requisitos de alto custo e equipamento rigoroso limitam sua preparação em larga escala do grafeno, e os catalisadores precisam ser adicionados para reduzir a pureza do grafeno.
3. Método de crescimento da orientação epitaxial de cristal
Um método é remover o Si, aquecendo o cristal único 6H sic, crescendo epitaxialmente grafeno na superfície do cristal sic. O grafeno está em contato com a camada Si e a condutividade deste grafeno é influenciada pelo substrato; Outro método é utilizar o componente de carbono traço em cristais únicos de metal e, por meio de recozimento de alta temperatura sob vácuo ultra-alto, o elemento de carbono dentro do metal precipita grafeno na superfície do cristal único de metal.
Desvantagens:A espessura do filme de grafeno é desigual e difícil de controlar, e o grafeno gerado é fortemente aderido ao substrato e difícil de retirar, o que afetará as características do grafeno. Simultaneamente, ele precisa crescer sob condições ultra-vácuo e de alta temperatura, que são extremamente exigentes e requerem equipamentos altos, tornando impossível obter a preparação de grafeno em larga escala e controlável.
4. Método de redução de óxido de grafite
O óxido de grafeno é geralmente obtido pela oxidação de grafite com ácido forte. Existem três métodos principais para a preparação do método de grafite oxidado: Brodie, o método Staudenmaier e o método Hummers. Entre eles, o método Hummers requer a adição de assistência por ultrassom para dispersão de grafeno.
Características:Método Hummers para dispersão de grafeno: o método é simples, demorado, tem uma grande capacidade de processamento, é seguro e livre de poluição e atualmente é o mais comumente usado.
Vantagens da dispersão ultrassônica de grafeno:
O sistema de dispersão de grafeno ultrassônico usa o método Hummers assistido por ultrassom para preparar grafeno oxidado, que usa líquido como um meio e adiciona vibração ultrassônica de alta frequência ao líquido. Devido ao ultrassom ser uma onda mecânica que não é absorvida por moléculas, causa movimento vibracional das moléculas durante a propagação. Sob o efeito de cavitação, que se refere a efeitos adicionais, como alta temperatura, alta pressão, microjato e forte vibração, a distância média entre as moléculas aumenta devido à vibração, levando à fragmentação molecular. Pode efetivamente aumentar o espaçamento entre camadas da grafite oxidada e, com o aumento da potência ultrassônica, o espaçamento entre camadas da grafite oxidada obtida tende a se expandir.
A pressão liberada instantaneamente pelo ultrassom quebra as forças de van der Waals entre as camadas de grafeno, tornando menos provável que o grafeno se agregue juntos. O óxido de grafeno com maior espaçamento entre camadas não é apenas benéfico para outras moléculas, átomos, etc. para inserir no intercalar para formar materiais compostos de intercalação de óxido de grafeno, mas também é fácil ser retirado em óxido de grafeno de camada única, colocando a base para a preparação adicional do grafeno de lamine único.
