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微波设备在石墨烯制备技术研究中的应用
来源:湖南长仪微波科技有限公司作者:长仪微波网址:http://www.changemw.com
文章附图


石墨烯( Gr) 是一种由sp2杂化的碳原子以六方形格子的形式成键形成的新型二维( 2D) 碳纳米材料由于其π 电子超共轭效应和特殊的结构,使其具有优异的电学与光学性能力学性能热传导性能极高的电荷载流子迁移率出色的机械强度和柔韧性以及大的比表面积Gr被广泛研究用于晶体管液晶装置电化学生物传感器超级电容器燃料电池太阳能电池以及锂离子电池等领域

微波是一种能量形式,在介质中可以转化为热量微波加热时,微波能量通过微波吸收剂转化为热能在这个过程中,热从材料内部产生而不是从外部吸收热源,自身整体同时升温,热能利用率高,材料整体温度梯度很小。微波加热快速、“体加热方式,使得其制备Gr形貌更完整,分层更集中。目前在石墨烯制备技术的研究中得到广泛应用。

1、微波液相剥离法制备石墨烯

  微波液相剥离法通常是将前驱体先浸入溶剂中,再进行微波加热剥离,所得Gr 层数不超过10 层。这种方法不仅环保、友好,适合快速、大量制备纳米Gr 片。通过这种方法我们可以采用微波反应釜设备来实现。


2 微波固相剥离法制备石墨烯

微波固相剥离法是直接对石墨前驱体(如氧化石墨烯)进行微波快速加热,使其5~10s内剥离成单层或多层的Gr。在石墨烯膨化的同时,氧化基团微波辐射下吸收微波产生局部高热,能引发的雪崩般的脱氧反应,有利于高效实现Gr 的合成、强化Gr 的剥离效果、减少产物团聚。我司有现成的微波膨化炉,可在气氛保护下连续化膨化氧化石墨烯(还原过程),大幅度提高效率同时,还减少材料的氧化。


3、微波辅助法制备掺杂Gr

传统加热方式会有一个较长的升温过程,而微波加热具有快速升温的特点。利用微波对样品进行掺杂,能够在数秒内达到一个较高的温度。微波辐照诱导下,含氧官能团脱去,提供活性位点; 同时掺杂源分解,分解产物接触上述活性位点形成化学键,杂原子嵌入到Gr 晶格中。在Gr 制备方法中,微波法剥离、还原效果显著,极大地提高了Gr 的制备效率,适合大批量快速生产。


4微波辅助法制备Gr 无机纳米复合材料

  目前制备Gr 无机纳米复合材料的常用方法有化学共沉淀法、高温分解法、溶剂热法等,一般需要较长的时间和严格的控制条件。随着研究的深入,制备方法趋向于简便、易控制化。由于微波具有选择性加热和升温速度快的特点,可以避免常规加热在合成过程中引起的晶粒长大、团聚的问题,进而实现在短时间内、低温下合成粒径分布窄、形态均一的Gr 无机纳米复合材料。


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