Графен, представляющий собой один слой атомов углерода, расположенных в виде гексагональной решетки, обычно получают из графита, который служит его основным прекурсором.Графит - это встречающаяся в природе форма кристаллического углерода, состоящая из слоев графена, удерживаемых вместе слабыми ван-дер-ваальсовыми силами.Процесс выделения графена из графита включает в себя механическое или химическое отшелушивание, при котором эти слои разделяются для получения одно- или многослойного графена.Кроме того, графен может быть синтезирован с использованием других углеродсодержащих прекурсоров, таких как метан или этилен, с помощью методов химического осаждения из паровой фазы (CVD).Эти методы позволяют контролировать рост высококачественного графена на различных подложках, что делает их незаменимыми для промышленного применения.
Ключевые моменты:
-
Графит как основной прекурсор:
- Графит - самый распространенный и естественный предшественник графена.Он состоит из нескольких слоев графена, уложенных друг на друга.
- Слабые межслоевые силы в графите позволяют разделять эти слои путем механического или химического отшелушивания, в результате чего образуется однослойный или несколько слоев графена.
-
Механическое отшелушивание:
- Этот метод предполагает физическое отслаивание слоев графена от графита с помощью клейкой ленты или других механических средств.
- Хотя этот метод прост и эффективен для получения высококачественного графена, он не подходит для крупномасштабного производства.
-
Химическое отшелушивание:
- Химические методы подразумевают использование растворителей или химических реакций для ослабления ван-дер-ваальсовых сил между графеновыми слоями в графите.
- Этот подход более масштабируем, чем механическое отшелушивание, но может привнести в графен дефекты или примеси.
-
Химическое осаждение из паровой фазы (CVD):
- CVD - это широко распространенный метод синтеза графена из газообразных углеродных прекурсоров, таких как метан или этилен.
- В этом процессе атомы углерода осаждаются на подложку (например, медь или никель) при высоких температурах, образуя непрерывный графеновый слой.
- CVD позволяет получать высококачественный графен большой площади, что делает его пригодным для промышленного применения.
-
Другие углеродсодержащие прекурсоры:
- Помимо графита и газообразных углеводородов, другие богатые углеродом материалы, такие как полимеры или биомасса, также могут служить в качестве прекурсоров для синтеза графена.
- Эти методы часто изучаются с точки зрения их потенциала для получения графена более устойчивым или экономически эффективным способом.
-
Важность выбора прекурсора:
- Выбор прекурсора существенно влияет на качество, масштабируемость и пригодность получаемого графена к применению.
- Например, графен, полученный из графита, идеально подходит для исследований и небольших приложений, в то время как графен, выращенный методом CVD, лучше подходит для электроники и крупномасштабных промышленных применений.
Зная о различных прекурсорах и методах получения графена, исследователи и промышленники смогут выбрать наиболее подходящий подход, исходя из своих конкретных потребностей и задач.
Сводная таблица:
| Прекурсор | Метод | Основные характеристики | Применение |
|---|---|---|---|
| Графит | Механическое отшелушивание | Высококачественный графен, не масштабируемый для крупного производства | Исследования, применение в небольших масштабах |
| Графит | Химическое отшелушивание | Масштабируемость, возможно появление дефектов | Промышленные применения, требующие умеренного качества |
| Метан/этилен | Химическое осаждение из паровой фазы | Высококачественный графен большой площади, масштабируемый | Электроника, крупномасштабное промышленное использование |
| Полимеры/биомасса | Различные методы | Устойчивые, экономически эффективные, экспериментальные | Новые применения в "зеленых" технологиях |
Интересуют методы производства графена? Свяжитесь с нашими специалистами сегодня чтобы найти лучшее решение для ваших нужд!
