2019-10-30
گرافن یک ساختار شبکهای دوبعدی لانه زنبوری، نانو ماده لایهای است که از اختلاط نزدیک اتمهای کربن در حالت هیبریدی sp2 تشکیل شده است.از زمان کشف گرافن در سال 2004، گرافن با خواص فیزیکی و شیمیایی عالی خود توجه محققان را به خود جلب کرده است.این کشور به سرعت به یک مرکز تحقیقاتی در زمینههای شیمی فیزیک، انرژی مادی، علوم زیستی و فناوری اطلاعات تبدیل شده است.ساختار لایهای تک اتمی ویژه گرافن به آن یک سطح ویژه بسیار بزرگ میدهد و هیبریداسیون sp2 خواص شگفتانگیز و خواص فیزیکوشیمیایی عالی به آن میدهد.از نظر خواص مکانیکی دارای استحکام بالا و مدول بالا می باشد.در خواص حرارتی، هدایت حرارتی بالایی دارد.از نظر خواص الکتریکی، هدایت الکتریکی بالایی دارد.علاوه بر این، گرافن دارای برخی خواص ویژه است، مانند: گرافن دارای اثر هال کوانتومی و فرومغناطیس در دمای اتاق است.
از زمان کشف گرافن، محققان علمی سعی در تهیه گرافن با روش های مختلف داشته اند.در حال حاضر با توجه به اصل تهیه، می توان آن را به روش های فیزیکی و روش های شیمیایی تقسیم کرد.روش فیزیکی، یعنی روش لایه برداری مکانیکی را می توان به روش لایه برداری میکرو مکانیکی و روش لایه برداری با حلال تقسیم کرد.روش های شیمیایی عمدتاً شامل روش کاهش اکسید گرافیت، روش تجزیه حرارتی SiC و روش رسوب بخار شیمیایی (CVD) می باشد.
امروزه تهیه گرافن سه بعدی مورد توجه محققان قرار گرفته است.گرافن سه بعدی معمولاً با روش هیدروترمال حلال سنتز می شود.در این فرآیند، یک عامل کاهنده به حلال اضافه می شود تا اکسید گرافیت را در دمای معینی کاهش دهد، به طوری که گرافن سنتز شده دارای بلورینگی و انقباض حجمی کم باشد.مستعد گره خوردن است و عملکرد آن زیاد نیست.همچنین روشی برای خشک کردن انجمادی گرافن برای به دست آوردن گرافن سه بعدی گزارش شده است، اما گرافن به راحتی در یک حلال حل نمی شود و در نتیجه تجمع رخ می دهد.
این اختراع روشی برای تهیه گرافن اسفنجی با روش خشک کردن انجمادی ارائه می دهد.گرافن بهدستآمده از این روش متخلخل است و دارای سطح ویژه بزرگ است، دارای شکل اسفنجی سه بعدی، چگالی کم، ساختار فوقالعاده سبک و پایدار است و میتواند به عنوان مواد جذب و مواد کامپوزیتی استفاده شود که کاربرد را گسترش میدهد.
تجهیزات خشک کن انجمادی گرافن
روشی برای تهیه گرافن اسفنجی به روش خشک کردن انجمادی که شامل:
(1) ترکیب اولتراسونیک مواد خام در حمام یخ
گرافیت طبیعی را به H2SO4 غلیظ اولتراسونیک حمام یخ در 15-60 دقیقه اضافه کنید، سپس NaNO3 را اضافه کنید، سپس پرمنگنات پتاسیم KMnO4 را در 15-60 دقیقه اضافه کنید، صبر کنید تا پرمنگنات پتاسیم اضافه شود، واکنش را شروع کنید، 0.5-1 ساعت، اطمینان حاصل کنید که دما برای به دست آوردن محلول مخلوط، دمای سیستم بالاتر از 10 درجه سانتیگراد نیست.
(2) اکسیداسیون مواد خام در حمام آب
مخلوط فوق در یک حمام آب در دمای 30-35 درجه سانتیگراد به مدت 0.5-1.5 ساعت هم زده می شود، آب دیونیزه به مخلوط اضافه می شود، تا دمای 95-100 درجه سانتیگراد گرم می شود، به هم زدن به مدت 20-30 دقیقه ادامه می یابد، سپس آب دیونیزه و پراکسید هیدروژن می باشد. تا زمانی که محلول زرد روشن شود، هیچ حبابی تولید نشود (برای به دست آوردن اکسید گرافیت)، و سپس جدا شده، شسته، خشک شده و تحت حرارت کم فشار قرار داده شود تا گرافن اسفنجی به دست آید.نسبت گرافیت طبیعی، H2SO4 غلیظ، NaNO3 و پرمنگنات پتاسیم KMnO4 در مرحله (1) 2 گرم: 50 میلی لیتر: 1 گرم: 7 گرم است، یعنی مقدار کمی از KMnO4 و H2SO4 غلیظ، و گرافیت و KMnO4 به آرامی اضافه می شود. H2SO4 غلیظهدف این است که اطمینان حاصل شود که گرافیت به اندازه کافی اکسید شده و در مرحله بعد در هم می آمیزد.
با استفاده از اکسید گرافیت به عنوان پیش ماده، محلول آبی اکسید گرافیت مستقیماً در انجماد خشک می شود تا اطمینان حاصل شود که نمونه کرکی باقی می ماند.در نهایت، اکسید گرافیت اسفنجی از بین می رود و با حرارت کم فشار کاهش می یابد تا گرافن اسفنجی به دست آید.در این فرآیند فقط دما، فشار و زمان نیاز به تنظیم دارند.گرافن اسفنجی با مورفولوژی ها و خواص مختلف را می توان با پارامترهای دیگر به دست آورد و از هیچ ماده کاهنده شیمیایی سمی استفاده نمی شود که از آلودگی محیط زیست جلوگیری می کند و به راحتی به تولید انبوه می رسد.
LTPM چین کیس خشک شده با گرافن را تولید می کند!
مزایای لیوفیلیزرها برای تهیه گرافن:
(1) گرافن به دست آمده متخلخل است و دارای سطح ویژه بزرگی است، شکل اسفنجی سه بعدی را نشان می دهد، چگالی کم دارد، بسیار سبک و از نظر ساختاری پایدار است و می تواند به عنوان یک ماده جاذب و یک ماده کامپوزیت استفاده شود. گسترش چشم انداز کاربرد آن؛
(2) با تغییر پارامترهای واکنش مراحل کاهش خشک کردن انجماد و کاهش حرارت کم فشار، شکل ماکروسکوپی، ریزساختار، هدایت و خواص جذب گرافن اسفنجی سه بعدی را می توان تغییر داد.
(3) فرآیند آماده سازی ساده، آسان برای کار است، و چرخه آماده سازی کوتاه، سریع و کارآمد است.
(4) مواد خام مورد استفاده به طور گسترده ای منابع و کم هزینه هستند.سازگار با محیط زیست و انرژی کارآمد است و می توان آن را اعمال کرد.
مورد گرافن سفید لیوفیلیزه تولید شده توسط LTPM CHINA
درخواست خود را مستقیماً برای ما ارسال کنید