新能源技術(shù)-液相剝離石墨制備石墨烯
液相剝離法可以將石墨分散到特定的溶劑或表面活性劑中，通過超聲波的能量將單層或多層石墨稀從石墨表面直接剝離，得到石墨烯分散液，保持了石墨烯完整的形貌和性能，可在多種環(huán)境和不同的基體上沉積石墨烯。該法使用廉價(jià)的石墨為原料，工藝簡(jiǎn)單，對(duì)石墨烯及其衍生物的推廣和應(yīng)有具有重要的推動(dòng)作用。迄今為止，石墨烯的合成制備方法主要分為兩種，一種是“自上而下”的合成方法，如化學(xué)氧化還原法等；另一種是“自下而上”的合成方法，如化學(xué)氣相沉淀法等。每種方法都有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，如化學(xué)氧化還原法雖可實(shí)現(xiàn)宏量制備，但由于氧化引起的缺陷無(wú)法*恢復(fù)，影響其導(dǎo)電性能。化學(xué)氣相沉淀法制備的石墨烯質(zhì)量較高，但條件比較苛刻，成本較高，不適合規(guī)模化生產(chǎn)。
液相剝離法可以將石墨分散到特定的溶劑或表面活性劑中，通過超聲波的能量將單層或多層石墨稀從石墨表面直接剝離，得到石墨烯分散液，保持了石墨烯完整的形貌和性能，可在多種環(huán)境和不同的基體上沉積石墨烯。該法使用廉價(jià)的石墨為原料，工藝簡(jiǎn)單，對(duì)石墨烯及其衍生物的推廣和應(yīng)有具有重要的推動(dòng)作用。
1 液相剝離機(jī)理
石墨可以看做是石墨烯層狀結(jié)構(gòu)通過范德華力相互粘結(jié)起來(lái)的，層間距大約為0.34nm。雖然相鄰層間的范德華吸引力較弱，但足以使石墨完整剝離成單層石墨烯具有挑戰(zhàn)性。通過物理和化學(xué)輔助手段克服層間的范德華力，從而使石墨剝離得到石墨烯。
2 超臨界流體剝離
超臨界液體剝離石墨烯速率較快，用于超臨界液體剝離石墨制備石墨烯是超臨界CO2，但是AFM表明所得石墨烯多數(shù)為１０層。
利用ＮＭＰ、二甲基甲酰胺、乙醇等有機(jī)溶劑的超臨界液體來(lái)剝離石墨烯，得到更好的剝離效果。石墨烯分散液的濃度在2-4mg／mL之間，其中90％-95％石墨烯片層材料＜ ８層，６％～１０％為單層石墨烯。在表面活性劑芘-１-鹽的輔助作用下，單層石墨烯的含量可提高到60％。
這種方法工藝比較簡(jiǎn)單、剝離速率快，不需要后續(xù)復(fù)雜的處理過程，適宜規(guī)模化生產(chǎn)。
3 小結(jié)
石墨烯及其復(fù)合材料的許多應(yīng)用依賴于石墨烯的宏量可控制備。液相剝離的石墨是一種潛在量化生產(chǎn)高質(zhì)量石墨烯的方法。有機(jī)溶劑輔助剝離和表面活性劑輔助剝離主要依靠使用適當(dāng)?shù)娜軇┗虮砻婊钚詣﹦冸x和分散石墨烯。為了提高石墨烯產(chǎn)量和剝離的程度，科學(xué)工作者付出了很多努力，但是單層石墨烯的產(chǎn)量依然相對(duì)較低。因此，針對(duì)不同的應(yīng)用開發(fā)更有效的剝離體系或新剝離方法實(shí)現(xiàn)宏量可控制備高質(zhì)量的石墨烯仍至關(guān)重要。
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