Ultraschallverfahren zur Graphendispersion

Das chemische Verfahren verwendet zuerst eine Oxidationsreaktion, um Graphit zu Graphitoxid zu oxidieren, und vergrößert den Zwischenschichtabstand durch Einführen von sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen an den Kohlenstoffatomen zwischen den Graphitschichten, wodurch die Wechselwirkung zwischen den Schichten geschwächt wird.

Übliche Oxidationsverfahren umfassen das Brodie-Verfahren, das Staudenmaier-Verfahren und das Hummers-Verfahren. Das Prinzip besteht darin, Graphit zuerst mit starker Säure zu behandeln und dann starkes Oxidationsmittel zur Oxidation hinzuzufügen. Der oxidierte Graphit wird durch Ultraschall abgeblättert, um Graphenoxid zu bilden, und dann wird ein Reduktionsmittel zur Reduktion hinzugefügt, wodurch Graphen erhalten wird.

Häufig verwendete Reduktionsmittel sind Hydrazinhydrat, NaBH4 und starke Alkali-Ultraschallreduktion. Da NaBH4 ein teures und leicht zurückzuhaltendes B-Element ist, ist es schwierig, es vollständig zu reduzieren, obwohl der Betrieb der starken Alkali-Ultraschallreduktion einfach und umweltfreundlich ist, und es bleibt normalerweise eine große Menge an sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen nach der Reduktion zurück. Daher wird üblicherweise relativ billiges Hydrazinhydrat verwendet, um Graphitoxid zu reduzieren. . Die Vorteile der Hydrazinhydratreduktion bestehen darin, dass die Reduktionsfähigkeit stark ist und Hydrazinhydrat leicht zu verflüchtigen ist und keine Verunreinigungen im Produkt verbleiben. Bei dem Reduktionsverfahren wird üblicherweise eine geeignete Menge an Ammoniakwasser zugesetzt, um die Reduktionsfähigkeit von Hydrazinhydrat einerseits und Graphit andererseits zu verbessern. Die Oberflächen des Graphens stoßen sich aufgrund der negativen Ladung ab, was wiederum die Agglomeration des Graphens verringert.

Graphen kann in großen Mengen durch ein chemisches Redoxverfahren hergestellt werden, und das Zwischenprodukt Graphenoxid weist eine gute Dispergierbarkeit in Wasser auf und lässt sich leicht trocknen, um eine Modifikation und Funktionalisierung von Graphen zu erreichen. Daher wird dieses Verfahren häufig für trockene Verbundmaterialien verwendet. Energiespeicherung und andere Forschung. Aufgrund des Fehlens einiger Kohlenstoffatome im Prozess der oxidativen Ultraschallbehandlung und des Rückstands von kragenhaltigen funktionellen Gruppen im Reduktionsprozess enthält das hergestellte Stonene jedoch häufig mehr Glockenfallen, was seine Leitfähigkeit verringert, was seine Auswirkung auf die begrenzt Qualität von Graphen. Anwendungen in anspruchsvollen Bereichen