1. 首页
  2. 石墨烯新闻

一文看懂21世纪神奇材料——石墨烯如何制备

石墨烯是由单层六角碳原子通过杂化构成的蜂窝状二维网络结构。石墨烯是构成其它碳同素异形体的基本单元,它可以折成零维的富勒烯,卷曲成一维的碳纳米管,堆垛成三维的石墨。

2004年,英国曼彻斯特大学物理学教授Geim等用胶带反复剥离高定向热解石墨的方法得到了稳定存在的石墨烯。自从第一次成功制备独立的单层石墨烯至今,石墨烯已经成为材料界一颗炙手可热的新星,吸引了众多科学家对其各个方面进行研究。作为一种独特的二维晶体,石墨烯有着非常独特的性能:超大的比表面积,理论值2630m2/g; 力学性能优异,杨氏模量达1.0TPa;热导率为5300 W/(m·K),是室温下纯金刚石的3倍;几乎完全透明,对光 只有2.3%的吸收;同时,在电和磁性能方面也具有很多 奇特的性质作为石墨烯的重要应用之一。那么这个21世纪的新材料之王到底如何制备呢?我列举几个主流的制备方法。

1、微机械剥离法

1a09100040420f7de305a

方法:用光刻胶将其粘到玻璃衬底上,再用透明胶带反复撕揭,然后将多余的高定向热解石墨去除并将粘有微片的玻璃衬底放入丙酮溶液中进行超声,最后将单晶硅片放入丙酮溶剂中,利用范德华力或毛细管力将单层石墨烯“捞出”。

缺点:产物尺寸不易控制,无法可靠地制备出长度足够的石墨烯,不能满足工业化需求。

2、外延生长法

1a0920004089a72b5c5c5

方法:在高温下加热SiC单晶体,使得SiC表面的Si原子被蒸发而脱离表面,剩下的C原子通过自组形式重构,从而得到基于SiC衬底的石墨烯。

缺点:对制备所需的sic晶面要求极高,而且在sic上生长的石墨烯难以剥离。

3、化学气相沉积法(CVD法)

1a08d0004055d1a84ea5d

方法:将碳氢化合物甲烷、乙醇等通入到高温加热的金属基底表面,反应持续一定时间后进行冷却,冷却过程中在基底表面便会形成数层或单层石墨烯。

缺点:制备所需条件苛刻,需要高温高真空。成本高,生长完成后需要腐蚀铜箔的到石墨烯。

4、氧化还原法

1a08f00040845fad0b73d

方法:先用强氧化剂浓硫酸、浓硝酸、高锰酸钾等将石墨氧化成氧化石墨,氧化过程即在石墨层间穿插一些含氧官能团,从而加大了石墨层间距,然后经超声处理一段时间之后,就可形成单层或数层氧化石墨烯,再用强还原剂水合肼、硼氢化钠等将氧化石墨烯还原成石墨烯。

缺点:化学反应程度很难控制,反应不完全的情况下会有大量杂质。

当然制备方法远远不止这几种,但是这是目前主流的集中制备方法,其他方法欢迎大家一起讨论。

原创文章,作者:石墨烯资讯,如若转载,请注明出处:http://www.zgsmx.cn/2106.html

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注