理论教育 纳米石墨烯的制备方法优化

纳米石墨烯的制备方法优化

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:石墨烯片和纳米石墨烯的制备几乎遵循同样的步骤,但石墨烯片的进一步封存另有具体的方法。然而,有研究表明,可用前体物直接合成纳米石墨烯,通过化学或等离子体蚀刻的方法打开碳纳米管来制备石墨烯纳米带。

纳米石墨烯的制备方法优化

石墨烯片和纳米石墨烯的制备几乎遵循同样的步骤,但石墨烯片的进一步封存另有具体的方法。然而,有研究表明,可用前体物直接合成纳米石墨烯,通过化学等离子蚀刻的方法打开碳纳米管来制备石墨烯纳米带。物理方法主要用于纳米石墨烯的合成。

3.1.3.1 物理方法

1)高取向石墨的机械处理被用于制备石墨烯片及石墨烯纳米带。

2)利用扫描隧道显微镜(STM)光刻是制备可控边缘取向的石墨烯纳米带的全新技术[塔帕斯托等(Tapaszto et al.),2008]。通过这种方法,可以改造石墨烯纳米带的内部连接、明晰的带宽和预置的晶体取向以及电子结构。

3)通过纳米切割石墨来大批量制备石墨烯纳米带融合了物理和化学的方法。比里集团(Beery'sgroup)已证实这种方法可用于生产控制宽度的石墨烯纳米带[莫汉蒂等(Mohanty et al.),2012]。他们用锋利的金刚石刀将石墨切割成纳米块,用硫酸进行剥落,从而制备出石墨烯纳米带。

用同样的方法,可制备天然石墨片[秀云(Xiu Yun),2013]。这个过程涉及用过氧化氢提纯石墨,采用硝酸、醋酸、微波加热的方式进行氧化和插层。插层石墨烯意味着在原始石墨烯碳层之间引入分子或杂原子但无平面性损失。石墨烯层要么接收来自插层的电子,要么把电子转移去插层。通过插层,石墨片成为高倍膨胀石墨,可使用超声波分散技术和离心分离法制备出1~3nm甚至超过10nm的石墨烯纳米层。(www.daowen.com)

4)等离子刻蚀。这种方法利用的是分散在水中的自由非聚合多壁碳纳米管(通过超声处理和离心法进行分离)。这些多壁碳纳米管部分地嵌入聚合物中。对这些多壁碳纳米管进行等离子刻蚀,制备出10~20nm带宽且边缘平滑的石墨烯纳米带[焦等(Jiao et al.),2009]。

5)使用离子注入然后用真空或激光退火的方法,可在碳化硅(SiC)基底上制备石墨烯[唐盖伊等(Tongay et al.),2012)]。这种技术可实现以5nm的精度在碳化硅基底上任意绘图。

3.1.3.2 化学方法

化学方法通常涉及氧化修饰或将石墨烯状的结构转换为石墨烯纳米带。

通过高锰酸钾和硫酸处理多壁碳纳米管进行化学降解或切割和打开是制备石墨烯纳米带的另一种方法[柯西肯(Kosynkin),2009]。

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