Химические методы получения графена

Одна из методик химического получения графена заключается в интеркалировании графита поверхностно-активными веществами (ПАВ), которые обладают большей энергией взаимодействия с графеновыми слоями, чем силы Ван-дер-Ваальса между слоями. После интеркаляции расстояние между слоями увеличивается, что позволяет механическим воздействием (обработка ультразвуком и центрифугирование) на графит разделить слои. Используют в качестве ПАВ те же вещества, что применяют для разделения жгутов углеродных нанотрубок: N-полиметилпирролидон (NMP), N,N-диметилацетамид (DMA), g-бутиролактон (GBL), 1,3-диметил-2-имидазолидинон (DMEU)^[2].

Рис. 1. Слои интеркалированного графита можно легко отделить друг от друга^[1]

Используя сильные окислители, можно окислить внутренние слои графита, после чего расстояние между слоями увеличивается. Такой оксид графита механически разделяют ультразвуком в водном растворе, так как из-за гидрофильности графита молекулы воды проникают внутрь, и межслоевое расстояние увеличивается ещё больше. На последнем этапе получившиеся окисленные листы графена восстанавливают в водном растворе смеси гидразина и аммиака, потом удаляют продукты реакции и фильтруют раствор^[3].

В любом случае качество полученной смеси монослоёв не позволяет использовать их в технологиях, требующих средней подвижности и однородности материала.

В статьях^[4]^[5] описан ещё один химический метод получения графена, встроенного в полимерную матрицу.

ПримечанияПравить

↑ Shioyama H. Cleavage of graphite to graphene // J. Mat. Sci. Lett.. — 2001. — Т. 20. — С. 499—500. — doi:10.1023/A:1010907928709. (недоступная ссылка)
↑ Елецкий, 2011, с. 239.
↑ Елецкий, 2011, с. 241.
↑ Stankovich S. et al. «Stable aqueous dispersions of graphitic nanoplatelets via the reduction of exfoliated graphite oxide in the presence of poly(sodium 4-styrenesulfonate)», J. Mater. Chem. 16, 155 (2006) doi:10.1039/b512799h
↑ Stankovich S. et al. «Graphene-based composite materials», Nature 442, 282 (2006) doi:10.1038/nature04969

Список литературыПравить

Елецкий А. В., Искандарова И. М., Книжник А. А., Красиков Д. Н. Графен: методы получения и теплофизические свойства // УФН. — 2011. — Т. 181. — С. 227—258. — doi:10.3367/UFNr.0181.201103a.0233.

[Shioyama_JMSL_2001-1] Shioyama H. Cleavage of graphite to graphene // J. Mat. Sci. Lett.. — 2001. — Т. 20. — С. 499—500. — doi:10.1023/A:1010907928709. (недоступная ссылка)

[_c2179fa26f68f62c-2] Елецкий, 2011, с. 239.

[_c21798a26f68ea01-3] Елецкий, 2011, с. 241.

[4] Stankovich S. et al. «Stable aqueous dispersions of graphitic nanoplatelets via the reduction of exfoliated graphite oxide in the presence of poly(sodium 4-styrenesulfonate)», J. Mater. Chem. 16, 155 (2006) doi:10.1039/b512799h

[stankovich_Nature_2006-5] Stankovich S. et al. «Graphene-based composite materials», Nature 442, 282 (2006) doi:10.1038/nature04969

[2]

[1]

[3]

[4]

[5]