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最专业的一篇揭露石墨烯真面目的文章!

来源: 电池招聘网 发布时间:2018-04-16 09:16:25浏览次数:481次

  高品质石墨烯粉体?

  只有没有任何缺陷的石墨烯才具备这些完美特性,而实际生产的石墨烯多为多层且存在缺陷。

  石墨烯主要有如下几种生产方法:

  ·机械剥离法。当年Geim研究组就是利用3M的胶带手工制备出了石墨烯的,但是这种方法产率极低而且得到的石墨烯尺寸很小,该方法显然并不具备工业化生产的可能性。

  ·化学气相沉积法(CVD)。化学气相沉积法主要用于制备石墨烯薄膜,高温下甲烷等气体在金属衬底(Cu箔)表面催化裂解沉积然后形成石墨烯。CVD法的优点在于可以生长大面积、高质量、均匀性好的石墨烯薄膜,但缺点是成本高工艺复杂存在转移的难题,而且生长出来的一般都是多晶。

  ·氧化-还原法。氧化-还原法是指将天然石墨与强酸和强氧化性物质反应生成氧化石墨(GO),经过超声分散制备成氧化石墨烯,然后加入还原剂去除氧化石墨表面的含氧基团后得到石墨烯。氧化-还原法制备成本较低容易实现,成为生产石墨烯的最主流方法。但是该方法所产生的废液对环境污染比较严重,所制备的石墨烯一般都是多层石墨烯或者石墨微晶而非严格意义上的石墨烯,并且产品存在缺陷而导致石墨烯部分电学和力学性能损失。

  ·溶剂剥离法。溶剂剥离法的原理是将少量的石墨分散于溶剂中形成低浓度的分散液,利用超声波的作用破坏石墨层间的范德华力,溶剂插入石墨层间,进行层层剥离而制备出石墨烯。此方法不会像氧化-还原法那样破坏石墨烯的结构,可以制备高质量的石墨烯。缺点是成本较高并且产率很低,工业化生产比较困难。

最专业的一篇揭露石墨烯真面目的文章!

  此外,石墨烯的制备方法还有溶剂热法、高温还原、光照还原、外延晶体生长法、微波法、电弧法、电化学法等,这些方法都不及上述四种方法普遍。

  目前市场上好多厂家生产的石墨烯,石墨片层数目不等,表面存在大量的缺陷和官能团,无论是导电性、导热性还是机械性都跟获得诺贝尔奖的石墨烯是两回事。另外有些厂家在生产过程中添加大量的表面活性剂,有些表面活性剂对粉体导电性影响很大,目前好多“石墨烯”居然连上游原料---石墨的电导率都不如!另外,粉体中含有的大量表面活性剂使得下游应用厂商在使用过程中还要充分考虑这些助剂的影响。

  我们经常说十层以下就是石墨烯,但是对于石墨烯粉体生产商来说,应该在报告中体现出十层以下占比。如果石墨烯粉体的制造商都无法制造出高品质石墨烯,何谈应用突破?石墨烯标准的尽快确立才能使这个行业向着良性方向发展。

  相信随着技术的发展,石墨烯的生产会越来越好。

  该项目自2007年起深入系统地开展了化学气相沉积(CVD)法和化学氧化剥离法制备高质量石墨烯材料及其在储能、光电和复合材料领域应用的基础研究,取得了多项原创性成果: 提出了以多孔金属为生长基体的模板导向CVD方法,制备出高导电、柔性的石墨烯三维网络结构材料,并研制出基于该材料的高性能弹性导体和轻质高效的柔性电磁屏蔽材料,拓展了石墨烯的物性和应用。揭示了石墨烯边界依赖的生长动力学,率先制备出毫米级高质量单晶石墨烯,发明了普适的电化学气体鼓泡无损转移方法,为石墨烯在光/电子器件中的应用奠定了基础。

  结合石墨烯和高容量金属氧化物的结构性能特点,提出将两者复合的思路,制备出锂离子电池和超级电容器用高性能石墨烯锚固金属氧化物纳米颗粒复合电极材料,发现并阐明了两者之间的协同储能效应。提出了氢电弧快速加热膨胀解理与还原方法和高效、无损的氢碘酸还原方法,显著提高了还原氧化石墨烯材料的导电性,为石墨烯的规模制备和应用研究奠定了基础。

  该项目发表在Nature Materials等的8篇代表性论文在国内外产生了重要影响,得到了石墨烯发现者AK Geim教授等的高度评价和广泛引用,截至2017年2月共被SCI他引4464次,2篇SCI他引超过1100次,1篇入选“2006-2016年我国高被引论文中被引次数最高的10篇论文”,极大推动了石墨烯材料的制备科学和应用技术的发展。

  展望:

  从科研创新的角度来说,它是一个一个台阶的长期征途,是一个艰难的马拉松长跑。就石墨烯产业而言才刚刚起步,要把石墨烯独特的使用性能展现出来,还需要大量的科研工作还有大量的要做,没有实实在在的科技创新、艰难探索和持久攻关,中国的石墨烯产业不可能快速达到我们期望的那种繁荣。

  任何一个新生事物不可能一帆风顺、也不能一蹴而就,石墨烯问世仅仅10多年,尚处于正在发育的“少年时代”,今后的“成长”和“发展”之路还很漫长,需要各方面脚踏实地、不忘初心、不懈努力。作为石墨烯生产商,应该寻求技术突破,生产出靠谱的石墨烯粉体。作为下游应用,应当立足上游制造商,真正的把石墨烯的作用在产品中体现出来。

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