Phương pháp điều chế graphene xốp bằng máy sấy đông lạnh

Graphene là một vật liệu nano phiến có cấu trúc mạng tinh thể tổ ong hai chiều được hình thành bằng cách trộn chặt chẽ các nguyên tử cacbon trong chế độ lai hóa sp2.Kể từ khi được phát hiện vào năm 2004, graphene đã thu hút sự chú ý của các nhà nghiên cứu với các đặc tính vật lý và hóa học tuyệt vời của nó.Nó đã nhanh chóng trở thành một điểm nóng nghiên cứu trong các lĩnh vực hóa lý, năng lượng vật liệu, khoa học đời sống và công nghệ thông tin.Cấu trúc phân lớp đơn nguyên tử đặc biệt của Graphene mang lại cho nó một diện tích bề mặt riêng rất lớn, và sự lai hóa sp2 mang lại cho nó nhiều đặc tính tuyệt vời và các đặc tính lý hóa tuyệt vời.Về cơ tính, nó có độ bền cao và mô đun lớn;về tính chất nhiệt, nó có tính dẫn nhiệt cao;về tính chất điện, nó có tính dẫn điện cao.Ngoài ra, Graphene còn có một số tính chất đặc biệt như: Graphene có hiệu ứng lượng tử Hall và tính sắt từ ở nhiệt độ thường.

Kể từ khi phát hiện ra graphene, các nhà nghiên cứu khoa học đã cố gắng điều chế graphene bằng các phương pháp khác nhau.Hiện nay theo nguyên tắc điều chế có thể chia thành phương pháp vật lý và phương pháp hóa học.Phương pháp vật lý, tức là phương pháp bóc vỏ cơ học, có thể được chia thành phương pháp bóc tách cơ học vi mô và phương pháp bóc vỏ bằng dung môi.Các phương pháp hóa học chủ yếu bao gồm phương pháp khử oxit graphit, phương pháp SiC phân hủy nhiệt và phương pháp lắng đọng hơi hóa học (CVD).

Ngày nay, việc điều chế graphene ba chiều đã thu hút được sự quan tâm lớn của các nhà nghiên cứu.Graphene ba chiều thường được tổng hợp bằng phương pháp thủy nhiệt-dung môi.Trong quá trình này, một chất khử được thêm vào dung môi để khử oxit graphit ở một nhiệt độ nhất định, do đó graphen được tổng hợp có độ kết tinh thấp và thể tích co ngót.Nó dễ bị thắt nút và năng suất không cao.Cũng đã có báo cáo về phương pháp làm khô đông lạnh graphene để thu được graphene ba chiều, nhưng graphene không dễ hòa tan trong dung môi, và do đó xảy ra hiện tượng kết tụ.

Sáng chế đưa ra phương pháp điều chế graphene xốp bằng phương pháp đông khô.Graphene thu được bằng phương pháp này là xốp và có diện tích bề mặt riêng lớn, có hình dạng bọt biển ba chiều, mật độ thấp, cấu trúc siêu nhẹ và ổn định, có thể được sử dụng làm vật liệu hấp phụ và vật liệu composite mở rộng ứng dụng.

Thiết bị máy sấy đông lạnh Graphene

Phương pháp điều chế graphene xốp bằng phương pháp đông khô, bao gồm:

(1) Trộn siêu âm các nguyên liệu thô trong bể nước đá

Cho than chì tự nhiên vào bể nước đá siêu âm H2SO4 đặc trong 15-60 phút, sau đó thêm NaNO3, sau đó thêm thuốc tím KMnO4 trong 15-60 phút, đợi cho thêm kali pemanganat, bắt đầu phản ứng, 0,5-1h, đảm bảo rằng nhiệt độ của hệ thống không cao hơn 10 ℃ để thu được dung dịch hỗn hợp;

(2) Quá trình oxy hóa nguyên liệu trong nồi cách thủy

Hỗn hợp trên được khuấy trong nồi cách thủy ở 30-35 ℃ trong 0,5-1,5 giờ, nước khử ion được thêm vào hỗn hợp, đun nóng đến 95-100 ℃, tiếp tục khuấy trong 20-30 phút, sau đó nước khử ion và hydro peroxit được thêm vào cho đến khi dung dịch chuyển sang màu vàng tươi, không tạo ra bọt khí (để thu được graphit oxit), sau đó được tách, rửa sạch, làm đông khô, và chịu nhiệt áp suất thấp để thu được graphene xốp.Tỉ lệ của graphit tự nhiên, H2SO4 đặc, NaNO3, và thuốc tím KMnO4 ở bước (1) là 2g: 50ml: 1g: 7g, tức là lượng dư nhẹ KMnO4 và H2SO4 đặc, graphit và KMnO4 được thêm từ từ vào H2SO4 đặc.Mục đích là để đảm bảo rằng than chì được oxy hóa đủ và xen kẽ ở giai đoạn sau.

Sử dụng oxit graphit làm tiền chất, dung dịch nước của oxit graphit được làm đông lạnh trực tiếp để đảm bảo rằng mẫu vẫn mịn.Cuối cùng, oxit graphit xốp được tách và khử bằng nhiệt áp suất thấp để thu được graphene xốp.Trong quá trình này, chỉ cần điều chỉnh nhiệt độ, áp suất và thời gian.Có thể thu được graphene bọt biển với các hình thái và tính chất khác nhau với các thông số khác và không sử dụng chất khử hóa học độc hại, tránh được ô nhiễm môi trường và dễ sản xuất hàng loạt.

LTPM CHINA nhà sản xuất hộp đông khô graphene!

Ưu điểm của máy đông khô để điều chế graphene:

(1) Graphene thu được là xốp và có diện tích bề mặt riêng lớn, thể hiện hình dạng bọt biển ba chiều, có mật độ thấp, siêu nhẹ và ổn định về cấu trúc, và có thể được sử dụng làm vật liệu hấp phụ và vật liệu composite, do đó mở rộng triển vọng ứng dụng của nó;

(2) Bằng cách thay đổi các thông số phản ứng của các giai đoạn khử tách nhiệt áp suất thấp và đông khô chân không, hình dạng vĩ mô, cấu trúc vi mô, tính dẫn điện và tính chất hấp phụ của graphene xốp ba chiều có thể được thay đổi;

(3) Quá trình chuẩn bị đơn giản, dễ vận hành và chu trình chuẩn bị ngắn, nhanh và hiệu quả;

(4) Nguyên liệu thô được sử dụng có nguồn gốc rộng rãi và chi phí thấp.Nó thân thiện với môi trường và tiết kiệm năng lượng, và có thể được ứng dụng.

Vỏ graphene trắng đông khô do LTPM CHINA sản xuất