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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、機械剝離法
機械剝離法是利用物體與石墨烯之間的摩擦和相對運動，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年英國兩位科學使用透明膠帶對天然石墨進行層層剝離取得石墨烯的方法，也歸為機械剝離法，這種方法一度被認為生產(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)。然后將反應物進行水洗，并對洗凈后的固體進行低溫干燥，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行剝離，制得氧化石墨烯。最后通過化學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、硝酸等強酸，存在較大的危險性，又須使用大量的水進行清洗，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，易于改性。但由于在對氧化石墨烯進行還原時，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，因此氧化石墨烯不導電，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。