Graphen-Produktionsmethode

1, mechanische Abisoliermethode
Bei der mechanischen Abziehmethode handelt es sich um eine Methode zur Gewinnung von Graphen-Dünnschichtmaterialien unter Ausnutzung der Reibung und Relativbewegung zwischen Objekten und Graphen. Die Methode ist einfach durchzuführen und das erhaltene Graphen behält normalerweise eine vollständige Kristallstruktur. Im Jahr 2004 verwendeten zwei britische Wissenschaftler transparentes Klebeband, um natürlichen Graphit Schicht für Schicht abzuziehen, um Graphen zu erhalten, was auch als mechanische Abziehmethode klassifiziert wurde. Diese Methode galt einst als ineffizient und nicht für die Massenproduktion geeignet.
In den letzten Jahren hat die Industrie zahlreiche Forschungs- und Entwicklungsinnovationen bei den Produktionsmethoden von Graphen vorgenommen. Derzeit haben mehrere Unternehmen in Xiamen, Guangdong und anderen Provinzen und Städten den Produktionsengpass bei der kostengünstigen Herstellung von Graphen in großem Maßstab überwunden, indem sie mechanische Stripping-Methoden nutzen, um Graphen industriell mit niedrigen Kosten und hoher Qualität herzustellen.

2. Redox-Methode
Die Oxidations-Reduktionsmethode besteht darin, natürlichen Graphit mithilfe chemischer Reagenzien wie Schwefelsäure und Salpetersäure sowie Oxidationsmitteln wie Kaliumpermanganat und Wasserstoffperoxid zu oxidieren, den Abstand zwischen Graphitschichten zu vergrößern und Oxide zwischen Graphitschichten einzufügen, um Graphitoxid herzustellen. Anschließend wird der Reaktant mit Wasser gewaschen und der gewaschene Feststoff bei niedriger Temperatur getrocknet, um Graphitoxidpulver herzustellen. Graphenoxid wurde durch Abschälen von Graphitoxidpulver durch physikalisches Abschälen und Hochtemperaturexpansion hergestellt. Schließlich wurde Graphenoxid durch eine chemische Methode reduziert, um Graphen (RGO) zu erhalten. Diese Methode ist einfach durchzuführen, mit hoher Ausbeute, aber geringer Produktqualität [13]. Bei der Oxidations-Reduktions-Methode werden starke Säuren wie Schwefelsäure und Salpetersäure verwendet, was gefährlich ist und viel Wasser zur Reinigung erfordert, was eine große Umweltverschmutzung mit sich bringt.

Mit der Redoxmethode hergestelltes Graphen enthält reichhaltige sauerstoffhaltige funktionelle Gruppen und ist leicht zu modifizieren. Bei der Reduzierung von Graphenoxid ist es jedoch schwierig, den Sauerstoffgehalt von Graphen nach der Reduktion zu kontrollieren, und Graphenoxid wird unter dem Einfluss der Sonne, hoher Temperatur im Wagen und anderen äußeren Faktoren kontinuierlich reduziert, wodurch die Qualität von Graphenprodukten beeinträchtigt wird Das mit der Redox-Methode hergestellte Material ist häufig von Charge zu Charge inkonsistent, was die Kontrolle der Qualität erschwert.
Derzeit verwechseln viele Menschen die Begriffe Graphitoxid, Graphenoxid und reduziertes Graphenoxid. Graphitoxid ist braun und ein Polymer aus Graphit und Oxid. Graphenoxid ist ein Produkt, das durch Abschälen von Graphitoxid zu einer Einzelschicht, einer Doppelschicht oder einer Oligoschicht gewonnen wird und eine große Anzahl sauerstoffhaltiger Gruppen enthält. Daher ist Graphenoxid nicht leitend und verfügt über aktive Eigenschaften, die sich kontinuierlich verringern und setzen bei der Verwendung, insbesondere bei der Hochtemperatur-Materialverarbeitung, Gase wie Schwefeldioxid frei. Das Produkt nach der Reduktion von Graphenoxid kann als Graphen (reduziertes Graphenoxid) bezeichnet werden.

3. (Siliziumkarbid) SiC-Epitaxieverfahren
Die SiC-Epitaxiemethode besteht darin, Siliziumatome aus Materialien zu sublimieren und die verbleibenden C-Atome durch Selbstorganisation in einer Ultrahochvakuum- und Hochtemperaturumgebung zu rekonstruieren, wodurch Graphen auf Basis eines SiC-Substrats erhalten wird. Mit dieser Methode kann hochwertiges Graphen gewonnen werden, diese Methode erfordert jedoch eine höhere Ausrüstung.