Химический метод эксфолиации для синтеза графена - этожидкофазное отшелушивание. Этот метод предполагает использование энергии для отшелушивания объемного графита в растворителе, который обладает подходящим поверхностным натяжением для стабилизации полученного графена. Растворитель обычно неводный, например, n-метил-2-пирролидон (NMP), или может быть водным с добавлением поверхностно-активного вещества. Энергия для эксфолиации первоначально обеспечивается ультразвуковой сонификацией, но все чаще используются высокие сдвиговые силы. Выход в этом процессе обычно невысок, около нескольких процентов, что требует использования центрифугирования для получения значительной доли монослойных и малослойных графеновых хлопьев в конечной суспензии.
Объяснение:
- Выбор растворителя: Выбор растворителя имеет решающее значение, поскольку он должен обладать правильным поверхностным натяжением для стабилизации графеновых хлопьев. Обычно используются неводные растворители, такие как NMP, но водные растворы также могут быть эффективными, если в них добавить поверхностно-активное вещество для предотвращения агрегации.
- Энергозатраты: Первоначально для получения энергии, необходимой для эксфолиации, использовался метод ультразвукового соника. Этот метод предполагает воздействие на смесь графита и растворителя высокочастотными звуковыми волнами, в результате чего образуются кавитационные пузырьки, которые схлопываются и генерируют локальную высокую энергию, тем самым отшелушивая графит в графен. Однако высокие силы сдвига, например, возникающие при высокоскоростном перемешивании или в микрофлюидных устройствах, становятся все более популярными из-за их потенциала для более контролируемого и эффективного отшелушивания.
- Повышение выхода: Из-за низкой производительности процесса эксфолиации для отделения желаемых монослоев и нескольких слоев графеновых хлопьев от сыпучего материала и более крупных многослойных хлопьев используется центрифугирование. Этот шаг очень важен для получения суспензии с высокой концентрацией желаемых графеновых хлопьев.
Исправление и обзор:
Представленная информация является точной и соответствует типичным процессам, связанным с жидкофазным отшелушиванием графена. Описанный метод хорошо отработан и особенно полезен для получения графена масштабируемым способом, хотя электрическое качество полученного графена может быть не таким высоким, как при использовании других методов, например, химического осаждения из паровой фазы (CVD). Описание процесса, включая использование различных растворителей и энергозатрат, соответствует современным научным представлениям и практике в данной области.
