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石墨制品之石墨烯粉體生產(chǎn)方法

介紹石墨烯粉體生產(chǎn)方法
1、機(jī)械剝離法
機(jī)械剝離法是利用物體與石墨烯之間的摩擦和相對運(yùn)動，得到石墨烯薄層材料的方法。這種方法操作簡單，得到的石墨烯通常保持著完整的晶體結(jié)構(gòu)[2] 。2004年英國兩位科學(xué)使用透明膠帶對天然石墨進(jìn)行層層剝離取得石墨烯的方法，也歸為機(jī)械剝離法，這種方法一度被認(rèn)為生產(chǎn)效率低，無法工業(yè)化量產(chǎn)。
近年來，產(chǎn)業(yè)界對于石墨烯的生產(chǎn)方法進(jìn)行了大量的研發(fā)創(chuàng)新，目前在廈門、廣東等省市已經(jīng)有幾家公司攻克了低成本大規(guī)模制備石墨烯的生產(chǎn)瓶頸，使用機(jī)械剝離法工業(yè)化量出成本低、品質(zhì)高的石墨烯。
2、氧化還原法
氧化還原法是通過使用硫酸、硝酸等化學(xué)試劑及高錳酸鉀、雙氧水等氧化劑將天然石墨氧化，增大石墨層之間的間距，在石墨層與層之間插入氧化物，制得氧化石墨(Graphite Oxide)。然后將反應(yīng)物進(jìn)行水洗，并對洗凈后的固體進(jìn)行低溫干燥，制得氧化石墨粉體。通過物理剝離、高溫膨脹等方法對氧化石墨粉體進(jìn)行剝離，制得氧化石墨烯。最后通過化學(xué)法將氧化石墨烯還原，得到石墨烯（RGO）。這種方法操作簡單，產(chǎn)量高，但是產(chǎn)品質(zhì)量較低[3] 。氧化還原法使用硫酸、硝酸等強(qiáng)酸，存在較大的危險性，又須使用大量的水進(jìn)行清洗，帶大較大的環(huán)境污染。
使用氧化還原法制備的石墨烯，含有較豐富的含氧官能團(tuán)，易于改性。但由于在對氧化石墨烯進(jìn)行還原時，較難控制還原后石墨烯的氧含量，同時氧化石墨烯在陽光照射、運(yùn)輸時車廂內(nèi)高溫等外界每件影響下會不斷的還原，因此氧化還原法生產(chǎn)的石墨烯逐批產(chǎn)品的品質(zhì)往往不一致，難以控制品質(zhì)。
目前不少人將氧化石墨、氧化石墨烯、還原氧化石墨烯概念理解混淆。氧化石墨呈棕色，為石墨與氧化物聚合體。 氧化石墨烯系將氧化石墨剝離至單層、雙層或寡層后的產(chǎn)物，含有大量的含氧基團(tuán)，因此氧化石墨烯不導(dǎo)電，氧化石墨烯性質(zhì)活躍，在使用過程中特別是參與高溫材料加工過程中，會不斷還原并釋放出二氧化硫等氣體。 通過將氧化石墨烯還原之后的產(chǎn)品，才能稱為石墨烯（還原氧化石墨烯）。
3、SiC外延法
SiC外延法是通過在超高真空的高溫環(huán)境下，使硅原子升華脫離材料，剩下的C原子通過自組形式重構(gòu)，從而得到基于SiC襯底的石墨烯。這種方法可以獲得高質(zhì)量的石墨烯，但是這種方法對設(shè)備要求較高。