石墨烯分散
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石墨烯制方法Hummers法改进的Hummer法制备氧化石墨改进的Hummer法制备氧化石墨:在冰水浴中装配好500ml的反应瓶,将5g石墨粉和5g硝酸钠与200ml浓硫酸混合均匀,搅拌下加入25g高氯酸钾,均匀后,再分数次加入15g高锰酸钾,控制温度不超过20℃,搅拌一段时间后,撤去冰浴,将反应瓶转移至电磁搅拌器上,电磁搅拌持续24h。
之后,搅拌下缓慢加入200ml去离子水,温度升高到98℃左右,搅拌20min后,加入适量双氧水还原残留的氧化剂,使溶液变为亮黄色。
然后分次以10000rpm转速离心分离氧化石墨悬浮液,并先后用5%HCl溶液和去离子水洗涤直到分离液pH=7。
将得到的滤饼真空干燥即得氧化石墨。
氧化石墨的制备工艺流程如图3-1所示。
注:低温反应(<20℃)中,由于温度很低,硫酸的氧化性比较低,不足以提供插层反应的驱动力,所以,石墨烯原先没有被氧化。
当加入高锰酸钾后,溶液的氧化性增强,石墨烯的边缘首先被氧化。
随着氧化过程的进行和高锰酸钾加入量的增加,石墨里的碳原子平面结构逐渐变成带有正电荷的平面大分子,边缘部分因氧化而发生卷曲。
此时,硫酸氢根离子和硫酸分子逐渐进入石墨层间,形成硫酸-石墨层间化合物。
中温反应(<40℃)时,硫酸-石墨层间化合物被深度氧化,混合液呈现褐色。
高温反应(90℃-100℃)阶段,残余的浓硫酸与水作用放出大量的热,使混合液温度上升至98℃左右,硫酸-石墨层间化合物发生水解,大量的水进入硫酸-石墨层间化合物的层间,成为层间水并排挤出硫酸,而水中的OH-与硫酸氢根离子发生离子交换作用,置换出部分硫酸氢根离子并与石墨层面上的碳原子相结合,结果使石墨层间距变大,出现石墨烯体积膨胀现象,此时溶液呈亮黄色。
在水洗和干燥过程中,氧化石墨层间的OH-与H+结合以水分子形式脱去,因此产物由金黄色逐渐变成黑色。
石墨烯制备:图3-2为氧化石墨制备石墨烯的工艺流程图。
将氧化石墨研碎,称取300mg分散于60ml去离子水中,得到棕黄色的悬浮液,超声分散1h后得到稳定的胶状悬浮液。
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1. 原材料准备: 石墨烯粉末:选择高质量的石墨烯粉末,确保其纯度和性能。 聚合物基体:常用的聚合物基体有聚乙烯醇(PVA)、聚酰亚胺(PI)等。
石墨烯粘胶纤维纱线生产工艺流程下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
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混凝土中添加氧化石墨烯的方法一、前言混凝土是一种重要的建筑材料,广泛应用于各种建筑工程中。
然而,混凝土的强度、耐久性和抗裂性等方面还存在着一些问题。
为了解决这些问题,人们研究了许多混凝土的改性方法。
其中,添加氧化石墨烯是一种新型的改性方法,可以显著提高混凝土的性能。
本文将详细介绍混凝土中添加氧化石墨烯的方法。
二、氧化石墨烯的简介氧化石墨烯是一种由石墨烯氧化而成的二维材料,具有高度的化学稳定性和热稳定性。
它具有很高的比表面积和独特的结构,可以增强混凝土的力学性能和耐久性。
目前,氧化石墨烯已经被广泛应用于混凝土的改性领域。
三、混凝土中添加氧化石墨烯的方法1. 氧化石墨烯的制备首先,需要制备纯净的氧化石墨烯。
制备方法有多种,包括化学还原法、水热法、氧化还原法等。
其中,化学还原法是最常用的方法。
具体步骤如下:(1)将氧化石墨加入到去离子水中,并进行超声处理,使其均匀分散。
(2)将还原剂加入到溶液中,并进行搅拌。
(3)在恒温恒压下进行反应,将氧化石墨还原成氧化石墨烯。
(4)用离心机和水洗涤,去除未反应的杂质和还原剂。
(5)将氧化石墨烯干燥,得到纯净的氧化石墨烯。
2. 氧化石墨烯的分散将制备好的氧化石墨烯加入到混凝土中前,需要将其分散均匀,否则容易出现团聚现象,影响混凝土的性能。
分散方法有以下几种:(1)机械剪切法:将氧化石墨烯加入到混凝土中,然后使用高速剪切器进行剪切,使其分散均匀。
(2)超声波法:将氧化石墨烯加入到混凝土中,然后使用超声波进行处理,使其分散均匀。
(3)表面活性剂法:在混凝土中加入表面活性剂,与氧化石墨烯进行复配,使其分散均匀。
3. 混凝土中氧化石墨烯的掺量混凝土中氧化石墨烯的掺量是影响混凝土性能的重要因素。
一般来说,掺量越高,混凝土的性能越好。
但是,过高的掺量会导致混凝土成本的增加和加工难度的提高。
因此,需要根据具体情况来确定掺量。
目前,混凝土中氧化石墨烯的掺量一般在0.1%~1.0%之间。
石墨烯溶液的制备方法石墨烯是一种新颖的二维材料,以其优异的机械、电学和热学性质,备受人们关注。
在石墨烯的制备方法中,溶液法是一种常用的方法。
本文将介绍石墨烯溶液的制备方法。
石墨烯溶液是由石墨烯和溶解剂构成的混合物。
在制备石墨烯溶液时,需要选择适合的溶解剂。
一般来说,水、醇类、酮类和有机溶剂都可以作为石墨烯的溶剂。
其中,水是一种环保、可再生的溶剂,应用广泛。
但是,石墨烯在水中很难分散,而且容易发生氧化反应。
相比之下,有机溶剂如丙酮、二甲苯等,可以有效地分散石墨烯,并保护其免受氧化反应的影响。
因此,有机溶剂常常被用来制备石墨烯溶液。
下面是一种常见的制备石墨烯溶液的方法:1. 制备石墨烯。
石墨烯的制备方法有很多种,如化学气相沉积法、机械剥离法、物理气相沉积法等。
在这里,我们以机械剥离法为例。
将石墨片放在硅胶、胶带或其他材料上,用一块透明的胶带粘上来,再撕掉胶带,就可以制备出石墨烯。
该方法简单易行,可以制备出质量较高的石墨烯。
2. 分散石墨烯。
将制备好的石墨烯放入有机溶剂中,如丙酮、二甲苯等。
然后,使用超声分散器或磁力搅拌器将其分散,直到石墨烯充分分散在溶剂中,并没有明显的凝聚现象。
超声分散时间可根据需要酌情增加。
3. 过滤沉淀。
将分散好的石墨烯溶液通过过滤器过滤,去除其中的杂质和未分散的石墨烯。
可以选择不同孔径的过滤器,根据需要选择。
4. 分离溶剂。
使用旋转蒸发器或其他方法将溶剂蒸发掉,留下石墨烯溶液。
5. 保存石墨烯溶液。
最后,将制备好的石墨烯溶液装在玻璃瓶中,储存于常温下。
需要注意的是,石墨烯溶液的稳定性较差,容易发生沉淀和凝聚,因此需避免长时间存储。
总之,石墨烯溶液的制备方法相对简单,并且使用范围广泛。
在实际应用中,可以根据具体需求选择不同的溶解剂,制备出质量较高的石墨烯溶液。
导电石墨烯浆料:性质、制备和应用1. 前言导电石墨烯浆料是一种具有导电性能的石墨烯分散液体。
石墨烯是由一个碳原子层构成的二维晶体,具有出色的导电性和导热性,同时具备了优异的力学性能。
导电石墨烯浆料的制备和应用在多个领域具有重要意义。
本文将介绍导电石墨烯浆料的性质、制备方法以及其在各个领域的应用。
2. 导电石墨烯浆料的性质导电石墨烯浆料的主要特性如下:2.1 导电性石墨烯作为导电石墨烯浆料的主要成分,具有优异的电导率。
导电石墨烯浆料在导电性能方面表现出色,可广泛应用于电子器件、柔性电子和能源储存等领域。
2.2 分散性导电石墨烯浆料中的石墨烯颗粒以纳米级别分散均匀,具有良好的稳定性。
分散性的优势使得导电石墨烯浆料在涂层、油墨和打印电路等应用中具有广泛的用途。
2.3 机械性能导电石墨烯浆料的石墨烯颗粒具有高度的可伸缩性和韧性,使得其在力学性能要求较高的场合具有优势。
石墨烯纳米材料的加入可以提高复合材料的强度和韧性。
3. 导电石墨烯浆料的制备方法导电石墨烯浆料的制备方法多种多样,其中一种常见的方法如下:3.1 氧化石墨烯还原法将氧化石墨烯与还原剂进行反应,还原成导电性较好的石墨烯。
该方法利用还原剂的还原能力将氧化石墨烯中的氧化物还原,从而产生导电石墨烯。
制备的导电石墨烯浆料可以在水或有机溶剂中分散。
3.2 机械剥离法通过机械剥离的方法制备导电石墨烯浆料。
该方法利用剥离机械力的作用,将石墨烯从石墨材料中剥离出来。
这样制备的导电石墨烯浆料颗粒分散性较好,适用于多种应用场合。
4. 导电石墨烯浆料的应用导电石墨烯浆料的应用领域广泛,主要包括电子器件、柔性电子、光伏、能源储存等方面。
4.1 电子器件导电石墨烯浆料可以用于制备导电性能优良的电子器件,如传感器、智能电路等。
其导电性能和分散性使得导电石墨烯浆料成为替代传统金属导体的理想材料。
4.2 柔性电子导电石墨烯浆料适用于制备柔性电子产品,如柔性显示器和可穿戴设备等。
石墨烯的制备
石墨烯这么神奇,那么它究竟有哪些制备方法呢?下面我们来做一个简单的了解。
1.石墨粉的直接剥离
Khan实验组利用石墨粉为原料,在有机溶剂N-甲基-2-吡络烷
酮中,长时间超声剥离制备了浓度高达1.2mg/ml的石墨烯分散
液,单层率达到了4wt%。
实验组还发现石墨烯粒径以及厚度与
超声时间的开放呈线性关系,另外超声时间长达460小时候剥
离的石墨烯片粒径仍然在1um以上,并且发现在超声过程中引
入了结构缺陷。
而且超声在放大上的局限性,虽然可以在实验
中获得较为理想的分散液,但是无法进行进一步放大。
2.还原氧化石墨的剥离
目前,从还原氧化石墨入手制备石墨烯分散液主要分为三类方法:一,在表面活性剂或者乳化剂存在的条件下去还原氧化石墨溶液,进而乳化功能化石墨烯;二,有机改性氧化石墨烯、热还原氧化石墨烯、化学还原氧化石墨烯使得其分散在水或者非水介质中;三,无需表面活性剂的还原氧化石墨烯分散液。
Tolle报道了一种新型合成法来制备功能化石墨烯分散液,石墨烯能够在水、乙醇、异丙醇长时间稳定分散。
分散液制备方法以还
原氧化石墨为原料,石墨烯上含氧量为 4~16 w%。
石墨烯分散液的制备首先通过 hummers 氧化,后热还原处理,最后经过一个高压均质(high-pressure homogenization,HPH)过程,整个流程无需表面活性剂还原剂,就能够制备出浓度高达 15 mg/mL 的还原氧化石墨烯分散液。
未经过 HPH 过程,石墨烯会发生团聚进而发生沉淀,但是经过HPH 过程后,石墨烯片变薄,对应的溶液也可以稳定分散。
由于未使用任何还原剂,所以制备的石墨烯是无毒无害的,并且,由于未添加任何表面活性剂,石墨烯的导电性也大大的提升了。
下面我们来简单地说一说,这两种分散设备的原理和特点。
超声波能发出高频的震荡信号,通过换能转换器转换成高频
机械震荡而转播到介质,会在溶液中疏密相间地向前辐射,使液体流
动而产生数以万计的微小气泡,存在于液体中的微小气泡在声场的作
用下震动,当气压达到一定值时,气泡迅速变大而后突然闭合,闭合
时会产生冲击波,会作用到溶液中的颗粒物中,使其受力而分散开。
而高压均质机的原理是:利用柱塞泵将样品泵入设备模块,
液体会在高压缩的情况下,通过一个均质阀组件构成的狭缝,并
产生三种效应,第一种是在样品经过均质阀锐边时的剪切效应,
第二种时,以极快的速度(300-500m/s)剧烈撞击在均质阀环产
生的撞击效应,第三种是样品由高压区到低压区产生的瞬间压力
释放,也就是爆破效应。
对于石墨烯这种硬度其实不是很大,但需要达到稳定状态的
产品,其需要更加均一的颗粒大小,这样更加有利于体系的稳定,而均质机设备是连续流的,可以将所有的样品按照同一条件处理,对于实验和生产的条件控制来说,这是非常重要的。