Metoda produkcji grafenu

1, metoda mechanicznego usuwania izolacji
Metoda mechanicznego odpędzania to metoda otrzymywania cienkowarstwowych materiałów grafenowych poprzez wykorzystanie tarcia i ruchu względnego pomiędzy obiektami a grafenem. Metoda jest prosta w obsłudze, a otrzymany grafen zazwyczaj zachowuje pełną strukturę krystaliczną. W 2004 roku dwóch brytyjskich naukowców użyło przezroczystej taśmy do odklejenia naturalnego grafitu warstwa po warstwie w celu uzyskania grafenu, co również zostało sklasyfikowane jako metoda mechanicznego usuwania grafitu. Kiedyś uważano tę metodę za nieefektywną i nie nadającą się do masowej produkcji.
W ostatnich latach przemysł dokonał wielu innowacji badawczo-rozwojowych w zakresie metod produkcji grafenu. Obecnie kilka firm w Xiamen, Guangdong oraz innych prowincjach i miastach przezwyciężyło wąskie gardło produkcyjne związane z tanim przygotowaniem grafenu na dużą skalę, stosując metodę mechanicznego usuwania grafenu w celu przemysłowej produkcji grafenu o niskim koszcie i wysokiej jakości.

2. Metoda redoks
Metoda utleniająco-redukująca polega na utlenieniu naturalnego grafitu przy użyciu odczynników chemicznych, takich jak kwas siarkowy i kwas azotowy oraz utleniaczy, takich jak nadmanganian potasu i nadtlenek wodoru, zwiększenie odstępów między warstwami grafitu i wstawienie tlenków pomiędzy warstwami grafitu w celu przygotowania GraphiteOxide. Następnie reagent przemywa się wodą, a przemytą substancję stałą suszy się w niskiej temperaturze w celu wytworzenia proszku tlenku grafitu. Tlenek grafenu wytworzono poprzez odłuszczanie proszku tlenku grafitu poprzez fizyczne złuszczanie i rozszerzanie w wysokiej temperaturze. Na koniec tlenek grafenu został zredukowany metodą chemiczną w celu otrzymania grafenu (RGO). Metoda ta jest prosta w obsłudze, zapewnia wysoką wydajność, ale niską jakość produktu [13]. Metoda utleniająco-redukcyjna wykorzystuje mocne kwasy, takie jak kwas siarkowy i azotowy, które są niebezpieczne i wymagają dużych ilości wody do czyszczenia, co powoduje duże zanieczyszczenie środowiska.

Grafen otrzymywany metodą redoks zawiera bogate grupy funkcyjne zawierające tlen i jest łatwy w modyfikacji. Jednakże podczas redukcji tlenku grafenu trudno jest kontrolować zawartość tlenu w grafenie po redukcji, a tlenek grafenu będzie stale redukowany pod wpływem słońca, wysokiej temperatury w wagonie i innych czynników zewnętrznych, więc jakość produktów grafenowych produkowane metodą redoks często są niespójne w poszczególnych partiach, co utrudnia kontrolę jakości.
Obecnie wiele osób myli pojęcia tlenek grafitu, tlenek grafenu i zredukowany tlenek grafenu. Tlenek grafitu jest brązowy i jest polimerem grafitu i tlenku. Tlenek grafenu jest produktem otrzymywanym w procesie oddzielania tlenku grafitu do pojedynczej, podwójnej lub oligowarstwy i zawiera dużą liczbę grup zawierających tlen, dzięki czemu tlenek grafenu jest nieprzewodzący i posiada właściwości aktywne, które w sposób ciągły będą redukować i uwalniają gazy, takie jak dwutlenek siarki, podczas użytkowania, szczególnie podczas obróbki materiału w wysokiej temperaturze. Produkt po redukcji tlenku grafenu można nazwać grafenem (zredukowanym tlenkiem grafenu).

3. (węglik krzemu) metoda epitaksjalna SiC
Metoda epitaksjalna SiC polega na sublimacji atomów krzemu z materiałów i rekonstrukcji pozostałych atomów C poprzez samoorganizację w środowisku ultra wysokiej próżni i wysokiej temperatury, uzyskując w ten sposób grafen na bazie podłoża SiC. Tą metodą można otrzymać wysokiej jakości grafen, jednak metoda ta wymaga większego sprzętu.