Sposób przygotowania grafenu gąbczastego za pomocą liofilizatora

Grafen to dwuwymiarowy nanomateriał o strukturze sieciowej o strukturze plastra miodu, utworzony przez ścisłe zmieszanie atomów węgla w trybie hybrydowym sp2.Od momentu odkrycia w 2004 roku grafen przyciągał uwagę badaczy swoimi doskonałymi właściwościami fizycznymi i chemicznymi.Szybko stał się ośrodkiem badawczym w dziedzinie chemii fizycznej, energii materialnej, nauk przyrodniczych i technologii informacyjnej.Specjalna jednoatomowa struktura warstwowa grafenu zapewnia mu bardzo dużą powierzchnię właściwą, a hybrydyzacja sp2 daje mu wiele wspaniałych właściwości i doskonałych właściwości fizykochemicznych.Pod względem właściwości mechanicznych ma wysoką wytrzymałość i wysoki moduł;we właściwościach termicznych ma wysoką przewodność cieplną;pod względem właściwości elektrycznych ma wysoką przewodność elektryczną.Ponadto, Grafen ma pewne specjalne właściwości, takie jak: Grafen ma kwantowy efekt Halla i ferromagnetyzm w temperaturze pokojowej.

Od czasu odkrycia grafenu naukowcy próbują wytwarzać grafen różnymi metodami.Obecnie, zgodnie z zasadą przygotowania, można ją podzielić na metody fizyczne i metody chemiczne.Metodę fizyczną, czyli metodę peelingu mechanicznego można dalej podzielić na metodę peelingu mikromechanicznego oraz metodę peelingu rozpuszczalnikowego.Metody chemiczne obejmują głównie metodę redukcji tlenku grafitu, metodę rozkładu termicznego SiC oraz metodę chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD).

Dziś przygotowanie grafenu trójwymiarowego cieszy się dużym zainteresowaniem badaczy.Grafen trójwymiarowy jest zwykle syntetyzowany metodą hydrotermalną-rozpuszczalnikową.W tym procesie do rozpuszczalnika dodaje się środek redukujący w celu redukcji tlenku grafitu w określonej temperaturze, dzięki czemu zsyntetyzowany grafen ma niską krystaliczność i skurcz objętościowy.Jest podatna na wiązanie, a plon nie jest wysoki.Doniesiono również o sposobie liofilizacji grafenu w celu uzyskania grafenu trójwymiarowego, ale grafen nie jest łatwo rozpuszczalny w rozpuszczalniku, a zatem zachodzi aglomeracja.

Wynalazek zapewnia sposób wytwarzania gąbczastego grafenu metodą liofilizacji.Otrzymany tą metodą grafen jest porowaty i ma dużą powierzchnię właściwą, ma trójwymiarowy kształt gąbki, niską gęstość, ultralekką i stabilną strukturę i może być stosowany jako materiały adsorpcyjne, a materiały kompozytowe poszerzają zastosowanie.

Sprzęt do liofilizacji grafenu

Sposób przygotowania grafenu gąbczastego metodą liofilizacji, obejmujący:

(1) Ultradźwiękowe mieszanie surowców w kąpieli lodowej

Dodaj naturalny grafit do łaźni lodowej stężony ultradźwiękowo H2SO4 w ciągu 15-60 minut, następnie dodaj NaNO3, następnie dodaj nadmanganian potasu KMnO4 w ciągu 15-60 minut, poczekaj na dodanie nadmanganianu potasu, rozpocznij reakcję, 0.5-1h, Upewnij się, że temperatura systemu nie jest wyższa niż 10℃, aby uzyskać roztwór mieszany;

(2) Utlenianie surowców w kąpieli wodnej

Powyższą mieszaninę miesza się w łaźni wodnej w temperaturze 30-35 ℃ przez 0,5-1,5 h, do mieszaniny dodaje się wodę dejonizowaną, ogrzewa do 95-100 ℃, mieszanie kontynuuje przez 20-30 min, następnie wodę dejonizowaną i nadtlenek wodoru są dodawane, aż roztwór stał się jasnożółty, nie wytworzyły się pęcherzyki (aby uzyskać tlenek grafitu), a następnie oddzielono, przemyto, liofilizowano i poddano niskociśnieniowemu odpędzaniu termicznemu w celu uzyskania gąbczastego grafenu.Proporcja grafitu naturalnego, stężonego H2SO4, NaNO3 i nadmanganianu potasu KMnO4 w kroku (1) wynosi 2g:50ml:1g:7g, czyli niewielki nadmiar KMnO4 i stężonego H2SO4, a grafit i KMnO4 są powoli dodawane do stężony H2SO4.Celem jest zapewnienie, że grafit jest wystarczająco utleniony i interkalowany na późniejszym etapie.

Stosując tlenek grafitu jako prekursor, wodny roztwór tlenku grafitu jest bezpośrednio liofilizowany, aby zapewnić, że próbka pozostaje puszysta.Na koniec gąbczasty tlenek grafitu jest odpędzany i redukowany za pomocą ciepła pod niskim ciśnieniem w celu uzyskania gąbczastego grafenu.W tym procesie należy dostosować tylko temperaturę, ciśnienie i czas.Grafen gąbczasty o różnej morfologii i właściwościach można uzyskać przy innych parametrach i nie stosuje się toksycznego chemicznego środka redukującego, co pozwala uniknąć zanieczyszczenia środowiska i jest łatwe do masowej produkcji.

LTPM CHINA producent grafenu liofilizowanej obudowy!

Zalety liofilizatorów do przygotowania grafenu:

(1) Otrzymany grafen jest porowaty i ma dużą powierzchnię właściwą, ma trójwymiarowy kształt gąbki, ma niską gęstość, jest ultralekki i stabilny strukturalnie i może być stosowany jako materiał adsorbujący i materiał kompozytowy, tym samym poszerzenie perspektywy jej zastosowania;

(2) Zmieniając parametry reakcji etapów redukcji próżniowego liofilizacji i niskociśnieniowego odpędzania cieplnego, można zmienić makroskopowy kształt, mikrostrukturę, przewodność i właściwości adsorpcyjne trójwymiarowego gąbczastego grafenu;

(3) Proces przygotowania jest prosty, łatwy w obsłudze, a cykl przygotowania jest krótki, szybki i wydajny;

(4) Wykorzystywane surowce są szeroko pozyskiwane i tanie.Jest przyjazny dla środowiska, energooszczędny i można go stosować.

Przypadek liofilizowanego białego grafenu wyprodukowanego przez LTPM CHINA