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產品詳情

Product details

由于石墨的特殊特性已為人所知，因此開發了幾種石墨制備方法。通過復雜的化學工藝由氧化石墨烯制備石墨烯，期間加入非常強的氧化和還原劑，在這些苛刻的化學條件下制備的石墨烯經常含有大量缺陷。

超聲波是一種經過驗證的替代方法，可以生產大量高質量的石墨烯。將石墨加入稀有機酸，醇和水的混合物中，然后將混合物暴露于超聲波 下。該酸起“分子楔”的作用，將石墨烯片與母體石墨分離。 通過這種簡單的過程，產生了大量未分散的，高質量的分散在水中的石墨烯。

石墨烯簡介

石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料。 石墨烯的碳原子厚的碳薄片通過非鍵合相互作用形成石墨，并且具有極大的表面積。

“它是宇宙中 薄的物質，也是有史以來 堅固的物質。其表現出巨大的本征載流子遷移率，具有 小的有效質量（為零），可以在室溫下進行微米長距離的傳播而不散射。石墨烯可以維持比銅高6個數量級的電流密度，顯示出創紀錄的熱導率和硬度，不透氣，并能調和脆性和延性等相互沖突的特性。石墨烯中的電子傳輸用狄拉克式方程描述，該方程允許在臺式實驗中研究相對論量子現象。

超聲石墨烯分散原理

超聲波石墨烯分散設備是利用超聲波的空化作用來分散團聚的顆粒。它是將所需處理的顆粒懸浮液（液態）放入超強聲場中，用適當的超聲振幅加以處理。在空化效應，高溫，高壓，微射流，強振動等附加效應下，分子間的距離會不斷增加， 終導致分子破碎，形成單分子結構。該產品尤其對于分散納米材料（如碳納米管、石墨烯、二氧化硅等）有良好效果。

石墨烯分散目的

自然界中存在大量的石墨材料，厚1毫米的石墨大約包含300萬層石墨烯。單層石墨被稱為石墨烯，在自由狀態下不存在該物質，都以多層石墨烯層疊的石墨片的形式存在。由于石墨片的層間作用力較弱，可以通過外力進行層層剝離，從而獲得只有一個碳原子厚度的單層石墨烯。

常用的分散方法

微機械剝離法：

用膠帶直接將石墨烯薄片從較大的晶體上剝離下來，不斷重復這個過程。

使用一種材料與膨化或引入缺陷的熱解石墨進行摩擦，體相石墨的表面會產生絮片狀的晶體，絮片狀晶體中含有單層石墨烯。

缺點：石墨烯產量低，面積小，難以精確控制尺寸，效率低，不能大規模制備。

化學氣相沉積法：

將一種或多種含碳的氣態物質（通常為低碳的有機物氣體）通入到真空反應器中，通過高溫使含碳的氣體分解碳化（通常為低碳的有機物氣體），在基底表面生長出一種碳單質的過程。

缺點：石墨烯的六角蜂窩狀晶體結構，無法完全石墨化，品質不如微機剝離法的好，高昂的成本及苛刻的設備要求都限制了其規模化制備石墨烯，還需要加入催化劑降低了石墨烯純度。

晶體外延取向生長法：

一種是通過加熱單晶 6H-SiC 脫除 Si，從而在 SiC 晶體表面外延生長石墨烯。石墨烯和 Si 層接觸，這種石墨烯的導電性受到基底影響；另一種是利用金屬單晶中的微量碳成分，通過在超高真空下高溫退火，金屬內碳元素在金屬單晶表面析出石墨烯。

缺點：石墨烯薄膜厚度不均勻，難以控制，生成的石墨烯緊緊地黏貼在基底上難以剝離，會影響石墨烯的特性。同時需在超真空及高溫條件下生長，條件極為苛刻，設備要求高，無法實現大規模、可控制備石墨烯。

氧化石墨還原法：

氧化石墨烯一般由石墨經強酸氧化而得。主要有三種制備氧化石墨的方法：Brodie法，Staudenmaier法和Hummers法，其中Hummers法石墨烯分散需加入超聲波輔助。

超聲波波制備石墨烯

當以高強度超聲處理液體時，傳播到液體介質中的聲波導致產生交替的高壓（壓縮）和低壓（稀疏）循環，其速率取決于頻率。 在低壓循環期間，高強度超聲波在液體中產生小的真空氣泡或空隙。 當氣泡達到不能再吸收能量的體積時，它們在高壓循環期間劇烈塌陷。 這種現象稱為空化現象。 在內爆期間，局部達到非常高的溫度（約5,000K）和壓力（約2,000atm）。 空化氣泡的內爆也導致液體射流速度高達280 m/s。超聲空化引起的物理化學變化，可應用于石墨烯制備。

超聲波分散和解聚

空化誘導聲化學在能量和物質之間提供了獨特的相互作用，氣泡內的熱點為~5000K，壓力為~1000bar，加熱和冷卻速率大于1010K s-1；這些特殊的條件允許進入一系列通常無法進入的化學反應空間，這允許合成各種不同尋常的納米結構材料。

石墨烯直接剝離

超聲波直接剝離制備的石墨烯的質量遠遠高于Hummer方法得到的石墨烯。超聲波可以在有機溶劑、表面活性劑/水溶液或離子液體中制備石墨烯。這意味著可以避免使用強氧化或還原劑在超聲作用下通過剝落產生了石墨烯。超聲波處理濃度為 1mg/ml 石墨烯氧化物的熔液，AFM圖像顯示總是存在具有均勻厚度的薄片（1nm）,這些良好的氧化石墨烯剝離樣品中沒有厚度大于1nm或厚度小于1nm的石墨烯薄片，由此得出結論，在這些條件下，實現了氧化石墨烯完全剝落得到單個氧化石墨烯薄片。

超聲波分散設備可用于石墨烯，油墨涂料等分散，均質化處理；石油乳化；中藥萃取加工；細胞，壓載水破碎，消毒處理；化工原料加速反應等方面。

產品參數：