Grafen je dvodimenzionalna rešetkasta struktura nano-materijala saća formirana uskim miješanjem ugljikovih atoma u sp2 hibridnom režimu. Od otkrića 2004. godine, grafen je privukao pažnju istraživača svojim odličnim fizičkim i hemijskim svojstvima. Ubrzo je postao istraživačka žarišta na polju fizičke hemije, materijalne energije, nauka o životu i informacione tehnologije. Grapheneova posebna monoatomska slojevita struktura daje mu vrlo veliku specifičnu površinsku površinu, a sp2 hibridizacija daje mu mnoga divna svojstva i izvrsna fizikalno-kemijska svojstva. U pogledu mehaničkih svojstava ima veliku čvrstoću i visok modul; u toplotnim svojstvima ima visoku toplotnu provodljivost; u pogledu električnih svojstava, ima veliku električnu vodljivost. Pored toga, Graphene ima neka posebna svojstva, kao što su: Graphene ima kvantni Hall efekt i feromagnetnost na sobnoj temperaturi.
Od otkrića grafena naučni istraživači pokušavaju pripremiti grafen različitim metodama. Trenutno se prema principu pripreme može podijeliti na fizičke i hemijske metode. Fizikalna metoda, odnosno metoda mehaničkog pilinga može se dalje podijeliti u mikro-metodu pilinga i metodu otapanja otapala. Kemijske metode uglavnom uključuju metodu redukcije grafitnog oksida, metodu termičke razgradnje SiC i metodu hemijskog taloženja isparenja (CVD).
Danas je priprema trodimenzionalnog grafena privukla veliko zanimanje istraživača. Trodimenzionalni grafen obično se sintetiše metodom hidrotermalni-rastvarač. U ovom se procesu otapalu dodaje reduktivno sredstvo za smanjivanje grafitnog oksida na određenoj temperaturi, tako da sintetizirani grafen ima nisku kristalnost i skupljanje. Sklon je čvorovima i prinos nije visok. Objavljeno je i da se postupak zamrzavanja sušenjem grafena dobija trodimenzionalni grafen, ali grafen se ne rastvara lako u otapalu, pa dolazi do aglomeracije.
Izum osigurava postupak za pripremu spužvastog grafena metodom liofilizacijom. Grafen dobiven ovom metodom je porozan i ima veliku specifičnu površinsku površinu, ima trodimenzionalni oblik spužve, niske gustine, ultra lagane i stabilne strukture, a može se koristiti kao adsorpcijski materijali i kompozitni materijali koji proširuju primjenu.
Graphene oprema za sušenje sušara
Postupak za pripremu spužvastog grafena metodom sušenja smrzavanjem, koji uključuje:
(1) Ultrazvučno miješanje sirovina u ledenoj kupelji
U prirodnu grafit dodajte ultrazvučni koncentrirani H2SO4 u 15-60min, zatim dodajte NaNO3, zatim dodajte kalijev permanganat KMnO4 u 15-60min, pričekajte da se doda kalijev permanganat, započnite reakciju, 0,5-1h, osigurajte temperaturu da sistem nije veći od 10 ℃ za dobivanje mješovite otopine;
(2) Oksidacija sirovina u vodenoj kupelji
Gornja smjesa se miješa u vodenoj kupelji na 30-35 ℃ 0,5-1,5 h, u smjesu se dodaje deionizirana voda, zagrijava se na 95-100 ℃, miješanje se nastavi 20-30 min, zatim deionizirana voda i hidrogen peroksid dodaju se sve dok otopina ne postane svijetlo žuta, ne nastaju mjehurići (da se dobije grafitni oksid), a zatim se odvoji, opere, osuši smrzavanjem i podvrgne se toplotnom uklanjanju niskog tlaka kako bi se dobio spužvasti grafen. Omjer prirodnog grafita, koncentriranog H2SO4, NaNO3 i kalij permanganata KMnO4 u koraku (1) je 2g: 50ml: 1g: 7g, to jest, mali višak KMnO4 i koncentriranog H2SO4, a grafit i KMnO4 polako se dodaju u koncentrovani H2SO4. Svrha je osigurati da se grafit u kasnijoj fazi dovoljno oksidira i interkalira.
Koristeći grafitni oksid kao prekursor, vodena otopina grafitnog oksida direktno se smrzava kako bi se osiguralo da uzorak ostane tečan. Konačno, spužvasti grafitni oksid se odstranjuje i smanjuje toplinom pod niskim pritiskom da bi se dobio spužvasti grafen. U tom procesu trebaju se prilagoditi samo temperatura, pritisak i vrijeme. S drugim parametrima može se dobiti spužvasti grafen različitih morfologija i svojstava, a ne koristi se toksično redukcijsko sredstvo koje izbjegava zagađenje okoline i lako je postići masovnu proizvodnju.
LTPM KINA proizvođači grafen-smrznute futrole!
Prednosti liofilizatora za pripremu grafena:
(1) Dobiveni grafen je porozan i ima veliku specifičnu površinu, pokazuje trodimenzionalni oblik spužve, niske je gustoće, ultra je lagan i strukturno stabilan, pa se može koristiti kao adsorpcioni materijal i kompozitni materijal. proširenje mogućnosti za primjenu;
(2) Promjenom reakcijskih parametara stupnjeva redukcije vakuumskog smrzavanja i niskotlačnog toplotnog uklanjanja, mogu se promijeniti makroskopski oblik, mikrostruktura, provodljivost i adsorpcijska svojstva trodimenzionalnog spužvastog grafena;
(3) Proces pripreme je jednostavan, lagan za rukovanje, a ciklus pripreme je kratak, brz i efikasan;
(4) Korištene sirovine su široko nabavljene i niske su cijene. Ekološki je i energetski učinkovit, i može se primijeniti.
Slučaj liofiliziranog bijelog grafena proizvođača LTPM KINA
