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【干货】从氧化石墨烯到石墨烯,这8种工艺你都知道吗?

烯碳资讯  · 公众号  ·  · 2017-04-24 16:30

正文


小烯导读


近年来,石墨烯已成为世界各国学者研究的热点。 氧化石墨烯 GO 是氧化石墨经超声制备而成的石墨烯氧化物,它的表面含有 羧基 羟基 环氧基 等官能团。由石墨粉先制备氧化石墨烯,再采用各种方法制备石墨烯,是重要的手段之一。




近年来,石墨烯已成为世界各国学者研究的热点。 氧化石墨烯 GO 是氧化石墨经超声制备而成的石墨烯氧化物,它的表面含有 羧基 羟基 环氧基 等官能团。由石墨粉先制备氧化石墨烯,再采用各种方法制备石墨烯,是重要的手段之一。






图1:GO的结构模型

1 化学法


水合肼法 是目前使用最为广泛的还原GO制备石墨烯的方法,它主要利用水合肼去除GO表面的 含氧官能团 此方法获得的石墨烯程度高,质量好且电导性极高,但水合肼本身存在有害因素并会引入C-N基团,又由于石墨烯不亲水的性质,水合肼法得到的石墨烯无法在水中分散,性能很差,使用价值有限。


2 高温热还原法


高温热还原法 也是常见的GO制备石墨烯的方法之一。首先将GO快速加热到800℃以上,脱除含氧基团并且实现GO的 充分剥离 ,实际操作中为实现GO片层间的充分剥离,氧化石墨需要瞬间升温到1000℃以上。GO表面的大部分含氧基团对温度十分敏感,在温度升到 230℃左右时就会从GO表面脱落下来,从而实现对GO的还原。此法的优点是可以 规模化制备 ,缺点是 需要高温炉 还原的程度不高。


3 低温热还原法


要在低温下实现GO片层间的剥离,制造足够大的 内外压力差 是关键。在低温下,借助GO表面上含氧官能团分解产生的 内应力 ,施加以外力,产生的压力差可以实现片层的剥离,这类似于生活中的 爆米花原理 。在石墨烯制备过程中最为简单而且能够降低环境压力的方法就是营造 真空环境


图2 热膨胀法制备石墨烯示意图


研究人员利用此法实现了 石墨烯粉体材料 的批量制备,获得的石墨烯结构完整, 比电容 较高 ,对双氧水也具有良好的电化学反应。该方法可以 规模化 获得质量较好的石墨烯材料, 而且制备的石墨烯以单层为主,成本低,是非常有希望的一种方法。

图3 低温负压法制备的石墨烯粉体材料







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