¿Por qué se dispersa el grafeno preparado por diferentes métodos?

El grosor del grafeno de material bidimensional es de solo unos pocos nanómetros, con un rendimiento de adsorción de alta resistencia entre las partículas de nanomaterial, por lo que es difícil que se extienda por completo, y debido a lo inherente a los materiales de carbono puro hidrófobo, el grafeno es no se puede dispersar por completo en otros materiales, lo que limita en gran medida el rendimiento del material de la obra, por lo que la forma de difundir se convierte en un cuello de botella de las aplicaciones del grafeno.

El grafeno tiene excelente mecánica, electricidad, magnetismo, propiedades térmicas y ópticas, su estructura de anillo de carbono hexagonal en un plano se extiende infinitamente, la formación de hibridación de carbono sp2 de la dirección del plano del anillo de carbono hexagonal tiene propiedades mecánicas y propiedades eléctricas estables, la fuerza del grafeno puede tener hasta 100 veces la resistencia del acero y la dureza puede ser comparable a la del diamante. Movilidad electrónica de la superficie del grafeno 2 x 105 cm2 / s. (V) es mucho más alta que la conductividad del cobre. Estos excelentes rendimientos hacen que el grafeno se convierta después de que se encontraron los nanotubos de carbono en 1991 en más perspectivas de materiales de carbono.

Basado en las muchas ventajas del grafeno, ¿cuál se puede utilizar para mejorar otros materiales? Al agregar el material compuesto de grafeno, que consiste en el rendimiento mecánico y eléctrico, se mejoran enormemente en muchos estudios. Pero el grosor del grafeno material bidimensional es solo de unos pocos nanómetros, con una alta resistencia al rendimiento de adsorción entre partículas de nanomateriales, por lo que es difícil esparcirlo por completo, y debido al inherente a los materiales de carbono puro hidrofóbico, el grafeno no es capaz de dispersarse por completo en otros materiales, lo que limita en gran medida el rendimiento material de la obra, por lo que la forma de propagarse se convierte en un cuello de botella de las aplicaciones del grafeno.

1, la influencia de los métodos de preparación de la dispersión de agua de grafeno

El método de decapado mecánico, dispersabilidad en agua del grafeno.

El grafeno tiene muchos tipos de métodos de preparación, y el principio de varios métodos es muy diferente, de la dispersión del grafeno también existen diferencias en el rendimiento. El método de extracción mecánica se hizo inicialmente con grafeno, el método de daño mínimo a la estructura en sí, el método de estructura completa de materiales de grafeno, menos defectos. Pero hay poco grupo hidrófilo de la superficie del grafeno, por lo que hace que las propiedades de dispersión del agua sean malas. Además, el método de extracción mecánica no puede realizar la producción en volumen de grafeno, ya que no puede aplicarse en la producción real, por lo que, además de algunos estudios microscópicos del grafeno, generalmente no adoptan este método.

Expansión del sistema legal dispersión acuosa del grafeno

Materias primas más que el método de grafito expandido, el grafito expandido tiene una estructura relativamente suelta entre las capas, por medio del método de cizallamiento ultrasónico o de alta velocidad, hace que el grafito expandido se disperse en el grafito expandido usando solvente entre capa y capa, y luego debajo del Repulsión electrostática de ultrasonidos y dispersantes, el grafito expandido supera la fuerza de van der Waals entre capas, de modo que la capa de separación y la capa, y finalmente obtienen una o menos capas de solución de grafeno. PatonKR et al., Utilizando un principio similar, la preparación de la solución dispersa de grafeno NMP, ya través de los espectros de rayos X y los espectros Raman, elaborada por el método del grafeno tiene las ventajas de tener menos defectos.

XiumeiGeng, YufenGuo, etc.están utilizando H2O2 como medio, bajo la catálisis de FeCl3, con dispersión de grafeno, mediante caracterización SEM, TEM y AFM, el grafeno tiene este tipo de método, el grosor es pequeño, las características del área plana son grandes , estable y fácil en el agua.

Deposición de vapor químico de dispersión de agua de grafeno

Deposición química de vapor (CVD), su principio es mediante átomos de gas, carbono e hidrógeno a alta temperatura y luego se reduce la temperatura de los átomos gaseosos depositados sobre el metal que creció a partir del grafeno. Este método fue ampliamente en la cantidad de nanotubos de carbono durante la aplicación. El grafeno es de alta calidad, el método, sin embargo, en comparación con la dispersión de grafeno obtenida directamente en solución acuosa, su forma única de preparar la dispersión de agua es relativamente menor, por lo que la producción del método CVD de grafeno, como la necesidad de usar en solución , tendrá que tratar de nuevo.

Dispersión legal de grafeno en agua REDOX

El principio de preparación de reducción de oxidación del grafeno para el uso de ácido sulfúrico concentrado, ácido nítrico u otros oxidantes en el tratamiento de oxidación del grafito, combinado con el tratamiento ultrasónico para aumentar la distancia entre las capas de grafito, por lo que las capas de grafeno aisladas, obtienen óxido de grafeno, finalmente a través de la puerta trasera del reductor se formará la reducción del óxido de grafeno, la reducción del óxido de grafeno. Pero el grado de oxidación no solo dañará en gran medida la estructura del grafeno, el anillo de carbono en muchos defectos, sino que también traerá muchos - COOH, lo que hace que estos defectos - grupo hidrófilo OH, etc. El grafeno tiene dos lados, el método, los defectos causados por oxidación, hecho de grafeno de calidad no es alta; El espacio, por otro lado, los defectos con el grupo hidrófilo si no se restaura por completo, en el proceso de reducción harán de este método, la dispersión en agua del grafeno es superior a otros métodos. El método de preparación es fácil de realizar en la producción en masa, pero es necesario sopesar el rendimiento de la dispersión de agua y la calidad del grafeno antes de elegir.

2, la influencia del tipo de dispersante en la dispersión del grafeno

La influencia del tensioactivo iónico de la dispersión de grafeno.

El tensioactivo se puede dividir en iónico y no iónico, y los tensioactivos iónicos son los más comunes., DasS WajidAS etc., el estudio sobre el tensioactivo aniónico dodecil benceno sulfonato de sodio (SDBS) en solución de efecto de dispersión de grafeno, obtuvo el resultado ideal. Pero el tensioactivo aniónico en la solución de electrolito tiene fallas inestables. Fernandez - MerinoMJ ParedesJI estudió como variedad de tensioactivo iónico y tensioactivo no iónico en solución ácida y solución alcalina y propiedades de dispersión, los resultados muestran que el tensioactivo no iónico en la solución alcalina ácida no es muy sensible, como el efecto de dispersión de Brij700 casi no cambio, y en el caso de altas dosis de dispersantes la diferencia es menor. El tensioactivo iónico, por otro lado, mostró las características de ácido sensible, muchos dispersos buenos efectos de dispersante en solución alcalina, casi ningún efecto de dispersión en el ambiente ácido, el representante típico tiene 1 - ácido pireno butírico, ácido desoxicólico de sodio y SDBS, etc. Estos hallazgos sugieren que en la preparación real de compuestos de grafeno, la selección de dispersantes y la solución de sexo ácido y alcalino es muy grande.

Efectos de los tensioactivos no iónicos sobre la dispersión del grafeno

PVP es un tipo de polímero, también es un tipo de agente tensioactivo no iónico, PVP como dispersión de grafeno tiene un efecto muy bueno. WajidAS et y Wei estudiaron per cápita el efecto de dispersión dispersante del grafeno. La investigación muestra que cuando la solución de PVP para 10 mg / mL, diversificable alcanzó la concentración máxima de grafeno, la formación en la superficie de este tipo de dispersante puede adsorberse en la capa de grafeno, para evitar el contacto entre la reunión de grafeno y WajidAS. y otros también estudiaron este tipo de dispersante de grafeno en solventes orgánicos como DMF, NMP, etanol y efecto dispersante, los resultados mostraron que PVP en la temperatura alta alrededor de 100 ℃ y las condiciones de pH bajo es alrededor de 2 puede hacer que la solución de grafeno sea estable, en comparación con otros tensioactivos, el tensioactivo tiene ventajas obvias, y estudios posteriores el peso molecular promedio es 10000400 00110 00110 después del efecto de dispersión de PVP, cuanto menor sea la masa molecular relativa obtenida por PVP con efecto de dispersión, mejor.

3, resumen

Los estudios del método de dispersión de grafeno en agua, ha avanzado un cierto grado hasta el momento, cada método tiene sus propias ventajas y desventajas, la ausencia de defectos en la dispersión de grafeno en agua es difícil de implementar, y cuando a través de ciertos métodos, como la oxidación o la modificación de la superficie. , introducirá algunos más o menos defectos, u otros grupos funcionales. Además, el dispersante adsorbido en la superficie del grafeno también afectará su rendimiento de trabajo del juego, como la reducción de su conductividad eléctrica original, etc. Al final, la mayor parte de la dispersión del grafeno en una cantidad de agua por debajo de 10 mg / mL, la preparación La solución de alta concentración de grafeno sigue siendo muy difícil, espero que con la profundización de la investigación se pueda llegar a muy buena solución a estos problemas.

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