Grafeeni on hunajakennoinen kaksiulotteinen hilarakenteinen lamellinen nanomateriaali, joka on muodostettu sekoittamalla tiiviisti hiiliatomeja sp2-hybridi-moodissa. Grafeenista on löydetty tutkijoiden huomio vuodesta 2004 sen löytönsä jälkeen, koska sillä on erinomaiset fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet. Siitä on tullut nopeasti tutkimuspaikka fysikaalisen kemian, materiaalienergian, biotieteiden ja tietotekniikan aloilla. Grafeenin erityinen monoatominen kerrosrakenne antaa sille erittäin suuren ominaispinta-alan, ja sp2-hybridisaatio antaa sille monia upeita ominaisuuksia ja erinomaisia fysikaalis-kemiallisia ominaisuuksia. Mekaanisten ominaisuuksien suhteen sillä on korkea lujuus ja suuri moduuli; lämpöominaisuuksissa sillä on korkea lämmönjohtavuus; sähköominaisuuksien suhteen sillä on korkea sähkönjohtavuus. Grafeenilla on lisäksi joitain erityisiä ominaisuuksia, kuten: Grafeenilla on kvanttisaalitehoste ja ferromagneettisuus huoneenlämpötilassa.
Grafeenin löytämisen jälkeen tieteelliset tutkijat ovat yrittäneet valmistaa grafeenia eri menetelmillä. Tällä hetkellä valmistusperiaatteen mukaisesti se voidaan jakaa fysikaalisiin ja kemiallisiin menetelmiin. Fysikaalinen menetelmä, ts. Mekaaninen kuorintamenetelmä, voidaan edelleen jakaa mikromekaaniseen kuorintamenetelmään ja liuotinkuorintamenetelmään. Kemialliset menetelmät sisältävät pääasiassa grafiittioksidireduktiomenetelmän, lämpöhajoavan SiC-menetelmän ja kemiallisen höyrysaostuksen (CVD) menetelmän.
Nykyään kolmiulotteisen grafeenin valmistus on herättänyt tutkijoille suurta kiinnostusta. Kolmiulotteinen grafeeni syntetisoidaan yleensä hydrotermisellä liuotinmenetelmällä. Tässä prosessissa pelkistin lisätään liuottimeen grafiittioksidin pelkistämiseksi tietyssä lämpötilassa, niin että syntetisoidulla grafeenillä on alhainen kiteisyys ja tilavuuden kutistuminen. Se on altis solmua ja sato ei ole korkea. On myös raportoitu menetelmä pakastekuivaamisesta grafeenista kolmiulotteisen grafeenin saamiseksi, mutta grafeeni ei liukene helposti liuottimeen, ja siten tapahtuu agglomeroituminen.
Keksintö tarjoaa menetelmän sienimäisen grafeenin valmistamiseksi pakastekuivausmenetelmällä. Menetelmällä saatu grafeeni on huokoinen ja sillä on suuri ominaispinta-ala, sillä on kolmiulotteinen sienen muoto, pieni tiheys, erittäin kevyt ja vakaa rakenne, ja sitä voidaan käyttää adsorptiomateriaaleina ja komposiittimateriaaleina laajentaen sovellusta.
Grafeenipakastekuivainlaitteet
1. Menetelmä sienimäisen grafeenin valmistamiseksi kylmäkuivausmenetelmällä, joka menetelmä käsittää:
(1) Raaka-aineiden ultraäänisekoitus jäähauteessa
Lisää luonnollinen grafiitti jäähauteeseen ultraäänellä väkevöityä H2SO4: ää 15-60 minuutissa, lisää sitten NaNO3, lisää sitten kaliumpermanganaatti KMnO4 15-60 minuutissa, odota, kunnes kaliumpermanganaatti lisätään, aloita reaktio, 0,5-1h, varmista, että lämpötila järjestelmän arvo on korkeintaan 10 ℃ sekoitetun liuoksen saamiseksi;
(2) Raaka-aineiden hapetus vesihauteessa
Yllä olevaa seosta sekoitetaan vesihauteessa 30-35 ° C: ssa 0,5 - 1,5 h, deionisoitua vettä lisätään seokseen, kuumennetaan 95 - 100 ° C: seen, sekoitusta jatketaan 20-30 min, sitten deionisoitua vettä ja vetyperoksidia lisätään, kunnes liuos muuttui kirkkaankeltaiseksi, kuplia ei muodostunut (grafiittioksidin saamiseksi), ja sitten ne erotetaan, pestään, pakastekuivataan ja altistetaan matalapaineiselle lämmönpoistolle sienimäisen grafeenin saamiseksi. Luonnollisen grafiitin, väkevän H2SO4: n, NaN03: n ja kaliumpermanganaatin KMnO4: n välinen suhde vaiheessa (1) on 2g: 50ml: 1g: 7g, toisin sanoen pieni määrä KMnO4: a ja väkevää H2SO4: a, ja grafiitti ja KMnO4 lisätään hitaasti väkevöity H2S04. Tarkoituksena on varmistaa, että grafiitti hapetetaan ja interkaloidaan riittävän myöhemmässä vaiheessa.
Käyttämällä grafiittioksidia esiasteena, grafiittioksidin vesiliuos pakastekuivattiin suoraan sen varmistamiseksi, että näyte pysyy fluffidisena. Lopuksi sieni grafiittioksidi puhdistetaan ja pelkistetään matalapaineisella lämmöllä, jotta saadaan sieninen grafeeni. Tässä prosessissa vain lämpötila, paine ja aika on säädettävä. Sienigefeenia, jolla on erilaiset morfologiat ja ominaisuudet, voidaan saada muilla parametreillä, eikä käytetä myrkyllisiä kemiallisia pelkistimiä, mikä välttää ympäristön pilaantumisen ja on helppo saavuttaa massatuotannossa.
LTPM CHINA valmistajat grafeenipakastekuivattu kotelo!
Lyofilisoijien edut grafeenin valmistuksessa:
(1) Saatu grafeeni on huokoinen ja sillä on suuri ominaispinta-ala, sillä on kolmiulotteinen sienen muoto, sillä on pieni tiheys, se on erittäin kevyt ja rakenteellisesti vakaa, ja sitä voidaan käyttää adsorboivana materiaalina ja komposiittimateriaalina, jolloin laajennetaan sen soveltamismahdollisuuksia;
(2) Muuttamalla tyhjiöpakastekuivauksen ja matalapaineisen lämmön strippausvaiheen reaktioparametreja voidaan kolmiulotteisen sienimäisen grafeenin makroskooppista muotoa, mikrorakennetta, johtavuutta ja adsorptio-ominaisuuksia muuttaa;
(3) Valmistusprosessi on yksinkertainen, helppo käyttää ja valmistusjakso on lyhyt, nopea ja tehokas;
(4) Käytetyt raaka-aineet ovat laajalti peräisin ja edullisia. Se on ympäristöystävällinen ja energiatehokas, ja sitä voidaan soveltaa.
LTPM CHINA: n tuottama lyofilisoidun valkoisen grafeenin tapaus
