2019-10-30
Graphene è un nano-materiale lamellare bidimensionale della struttura di grata del favo costituito molto attentamente dalla mescolanza degli atomi di carbonio nel modo ibrido sp2. Dalla sua scoperta nel 2004, il graphene ha attirato l'attenzione dei ricercatori con le sue proprietà fisiche e chimiche eccellenti. Rapidamente si è trasformato in in un punto caldo della ricerca nei campi di chimica fisica, di energia materiale, di scienze biologiche e di tecnologia dell'informazione. La struttura stratificata monoatomica speciale di Graphene le dà un'area specifica molto grande e l'ibridazione sp2 le dà molte proprietà meravigliose e le proprietà fisico-chimiche eccellenti. In termini di proprietà meccaniche, ha modulo ad alta resistenza ed alto; nelle proprietà termiche, ha alta conducibilità termica; in termini di proprietà elettriche, ha alta conduttività elettrica. Inoltre, Graphene ha alcune proprietà speciali, come: Graphene ha l'effetto Hall e ferromagnetismo di quantum alla temperatura ambiente.
Dalla scoperta di graphene, i ricercatori scientifici stanno provando a preparare il graphene con i metodi differenti. Attualmente, secondo il principio di preparazione, può essere diviso nei metodi fisici e nei metodi chimici. Il metodo fisico, cioè, il metodo di sbucciatura meccanica, può più ulteriormente essere diviso in un micro metodo di sbucciatura meccanico ed in un metodo di sbucciatura solvente. I metodi chimici pricipalmente comprendono un metodo di riduzione dell'ossido della grafite, un metodo della decomposizione termica sic e un metodo chimico di applicazione a spruzzo (CVD).
Oggi, la preparazione di graphene tridimensionale ha attirato il grande interesse dai ricercatori. Il graphene tridimensionale è sintetizzato solitamente con il metodo del idrotermale-solvente. In questo processo, un agente riduttore si aggiunge al solvente per ridurre l'ossido della grafite ad una determinata temperatura, di modo che il graphene sintetizzato ha restringimento basso del volume e di cristallinità. È ad annodamento incline ed il rendimento non è alto. Inoltre è stato riferito un metodo di liofilizzare il graphene per ottenere il graphene tridimensionale, ma il graphene non è dissolto facilmente in un solvente e l'agglomerazione accade così.
L'invenzione fornisce un metodo per la preparazione del graphene spugnoso liofilizzando il metodo. Il graphene ottenuto con il metodo è poroso ed ha una grande area specifica, ha una forma tridimensionale della spugna, una densità bassa, una ultra-luce e una struttura stabile e può essere usato come materiali dell'adsorbimento ed i materiali compositi estendono l'applicazione.
Attrezzatura dell'essiccatore di gelata di Graphene
Un metodo per la preparazione del graphene spugnoso liofilizzando metodo, comprendente:
(1) mescolamento ultrasonico delle materie prime in un bagno di ghiaccio
Aggiunga la grafite naturale al bagno di ghiaccio H2SO4 concentrato ultrasonico in 15-60min, poi aggiungono NaNO3, quindi aggiungono il permanganato di potassio KMnO4 in 15-60min, aspettare il permanganato di potassio da aggiungersi, iniziano la reazione, 0.5-1h, assicuri che la temperatura del sistema non sia superiore a 10℃ per ottenere una soluzione mista;
(2) ossidazione di materie prime in un bagno d'acqua
La miscela di cui sopra è mescolata in un bagno d'acqua a 30-35℃ per 0.5-1.5 h, l'acqua deionizzata si aggiunge alla miscela, riscaldata a 95-100℃, mescolarsi è continuata per il min 20-30, poi ha deionizzato l'acqua ed il perossido di idrogeno si aggiunge finché la soluzione non abbia girato il giallo luminoso, nessun bolle è stato generato (per ottenere l'ossido della grafite) e poi è stato separato, lavato stato, liofilizzato ed è stato sottoposto al calore a bassa pressione che spoglia per ottenere il graphene spugnoso. Il rapporto della grafite naturale, di H2SO4 concentrato, di NaNO3 e del permanganato di potassio KMnO4 al punto (1) è 2g: 50ml: 1g: 7g, cioè, un leggero eccesso di KMnO4 e H2SO4 concentrato e grafite e KMnO4 si aggiungono lentamente al H2SO4 concentrato. Lo scopo è di assicurarsi che la grafite sufficientemente sia ossidata ed intercalata in fase più avanzata.
Facendo uso dell'ossido della grafite come il precursore, la soluzione acquosa di ossido della grafite direttamente è liofilizzata per assicurare che il campione rimanga lanuginoso. Per concludere, l'ossido spugnoso della grafite è spogliato e ridotto dal calore di pressione bassa per ottenere il graphene spugnoso. In questa necessità di processo, soltanto di temperatura, di pressione e di tempo di essere regolato. Il graphene della spugna con differenti morfologie e proprietà può essere ottenuto con altri parametri e nessun agente riduttore del prodotto chimico tossico è usato, che evita l'inquinamento ambientale ed è facile da raggiungere la fabbricazione in serie.
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Vantaggi dei liofilizzatori per la preparazione di graphene:
(1) il graphene ottenuto è poroso ed ha una grande area specifica, esibisce una forma tridimensionale della spugna, ha densità bassa, è ultra-luce e strutturalmente stabile e può essere usato come un materiale di adsorbente e materiale composito, quindi estendenti la sua prospettiva dell'applicazione;
(2) cambiando i parametri della reazione delle fasi di spogliatura di riduzione liofilizzare del vuoto e del calore a bassa pressione, delle proprietà macroscopiche di forma, della microstruttura, della conducibilità e dell'adsorbimento del graphene spugnoso tridimensionale può essere cambiato;
(3) il processo della preparazione è semplice, facile da operare ed il ciclo della preparazione è breve, veloce ed efficiente;
(4) le materie prime usate sono ampiamente originarie e basse nel costo. È rispettoso dell'ambiente e di ottimo rendimento e può applicarsi.
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