2019石墨烯制備方法總結(jié)

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1、石墨烯制備方法總結(jié)　　石墨烯的制備方法總結(jié)　　石墨烯是一種碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢狀晶格的平面薄膜，是一種只有一個(gè)原子層厚的二維材料。石墨烯分為：　　1單層石墨烯；　　2雙層石墨烯；3少層石墨烯3-10層；　　4多層或者厚層石墨烯厚度在10層以上10nm以下?！　∈┦且环N二維碳材料，是單層石墨烯、雙層石墨烯、多層石墨烯的總稱?！　≈苽洳煌N類的石墨烯有不同的方法，一般情況下。　　制備單層石墨烯的方法有：機(jī)械剝離法、化學(xué)氣象沉積法、外延生長法、有機(jī)合成法等；制備多層石墨烯的方法有：氧化還原法、電弧放電法等；制備石墨烯納米帶的方法：熔融合金快淬碳自析法等?！　?/p>

2、目前為止，國內(nèi)外的石墨烯制備方法有20多種，其中包括：1.機(jī)械剝離法2.氧化還原法3.外延生長法4.有機(jī)合成法　　5.化學(xué)氣象沉積法6.化學(xué)剝離法7.球磨法　　8.熔融合金快淬碳自析法9.電化學(xué)法10.石墨插層法11.離子注入法　　12.高溫高壓生長法13.爆炸法　　14.液相氣象直接剝離法　　15.等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣象沉積法16.原位自生模板法17.電泳沉積法18.微波法19.溶劑熱法20.電弧放電法21.固態(tài)碳源催化法22.納米管切割法　　每一種制備方法的原理、制備的石墨烯質(zhì)量、工藝過程及評(píng)價(jià)：　　化學(xué)氣象沉積法原理：　　CVD法是可控制備大面積石墨烯的一種最常用的方法

3、。它的主要原理是利用平面金屬作為基底和催化劑，在高溫環(huán)境中通入一定量的碳源前驅(qū)體和氫氣，相互作用后在金屬表面　　沉積而得到石墨烯?！　纳L機(jī)理上主要可以分為兩種:一是，滲碳析碳機(jī)制，即對(duì)于鎳等具有較高溶碳量的金屬基體，碳源裂解產(chǎn)生的碳原子在高溫時(shí)滲入金屬基體內(nèi)，在降溫時(shí)再從其內(nèi)部析出成核，進(jìn)而生長成石墨烯；二是，表面生長機(jī)制，即對(duì)于銅等具有較低溶碳量的金屬基體，高溫下氣態(tài)碳源裂解生成的碳原子吸附于金屬表面，進(jìn)而成核生長成“石墨烯島”，并通“石墨烯島”的二維長大合并得到連續(xù)的石墨烯薄膜。通常為了確保實(shí)驗(yàn)的安全性，在體系中還應(yīng)連通入氬氣加以保護(hù)。　　最初常用的金屬基底包括釕、

4、鈷、鎳、鉑、銥等。通過控制基底的類型、生長溫度、前驅(qū)體流量、降溫速率等參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)石墨烯生長的調(diào)控。工藝過程：　　1）把用丙酮和酒精處理后的銅箔切成4cm*4cm大小，放置在管式爐的石英管內(nèi)；2）在Ar氣氣氛下，常壓升溫到800-1000℃升溫速率8℃/min；　　3）當(dāng)銅箔達(dá)到目標(biāo)溫度后，通入氫氣還原退火，流量為60sccm，Ar氣流量與溫度保持不變；　　4）20min后，通入10-50sccm甲烷、100sccm氫氣和1000sccmAr氣，生長5-15分鐘后，關(guān)閉甲烷和氫氣，在Ar氣氣氛下隨爐降溫?！　〉玫綐悠贰Ｔu(píng)價(jià)：　　CVD法制備石墨烯產(chǎn)物通常具有較大的面積，較高

5、的結(jié)構(gòu)質(zhì)量，缺陷少，并且層數(shù)可控。于CVD方法制備石墨烯簡單易行，所得石墨烯質(zhì)量很高，可實(shí)現(xiàn)大面積生長，而且可以轉(zhuǎn)移到各種基體上使用。還可以在較低的溫度下進(jìn)行，從而可以降低制備過程中能量的消耗，并且，石墨烯與基底可以通過化學(xué)腐蝕金屬的方法容易的分離，有利于后續(xù)對(duì)石墨烯進(jìn)行加工處理?！　∏蚰シㄔ恚骸　』驹碓谟谑褂脵C(jī)械作用力來克服石墨層間的范德華力，從而使石墨烯得到分離，最終得到一小部分的單層石墨烯。該法采用機(jī)械力來分離已知的最薄材料，要求炭材料前驅(qū)體必須要有良好的解理性　　球磨法是粉末工業(yè)中一種常用的技術(shù)，是一種很好的產(chǎn)生剪切力的方法。在大多數(shù)球磨　　設(shè)備中，有兩種途徑

6、可以達(dá)到剝離和粉碎的效果?！　〉谝环N是剪應(yīng)力，被認(rèn)為是很好的剝離機(jī)械途徑。這種方法可以制備大尺寸的石墨烯薄片。第二種是球在碾壓作用下發(fā)生碰撞和垂直沖擊作用。這種方法可以粉碎石墨烯薄片，有時(shí)甚至可以晶體結(jié)構(gòu)粉碎成非晶型或者不平衡相?！　∫虼?，期望的是減小第二種應(yīng)力從而制備出高質(zhì)量大尺寸的石墨烯。工藝過程：　　1）先稱取20g石墨放入干凈球墨罐內(nèi)；　　2）按照球料比10：1稱取不銹鋼球；3）添加100ml無水乙醇后加蓋密封，在行星球磨機(jī)上研磨12h；　　4）試驗(yàn)過程中每隔4h加入20ml無水乙醇，結(jié)束后將球磨罐中產(chǎn)物干燥得到黑色粉末；　　5）將此粉末再放入清洗干凈的球磨罐中干研

7、磨16h后取出產(chǎn)物；6）將產(chǎn)物稱取約2g加到1000ml無水乙醇燒杯中，密封后放入超聲波清洗器中24h，然后將石墨烯溶液在10000rpm離心機(jī)上離心5min；　　7）離心后用滴管取上層清液滴到新的云母片上，在密封環(huán)境下自然風(fēng)干得到石墨烯樣品。　　得到樣品?！　≡u(píng)價(jià)：　　起初，球磨法被用于減小石墨的尺寸，制得石墨片厚度可以小于10nm。但是這種方法沒有進(jìn)一步得到石墨烯?！　≈钡?0XX年，相同的理念在液相超聲制備石墨烯中得到了應(yīng)用，Knieke和Zhao等人改進(jìn)球磨技術(shù)后得到了石墨烯。創(chuàng)新性工作結(jié)束后，球磨法制備石