Phương pháp sản xuất graphene

1, phương pháp tước cơ học
Phương pháp tước cơ học là phương pháp thu được vật liệu lớp mỏng graphene bằng cách sử dụng ma sát và chuyển động tương đối giữa vật thể và graphene. Phương pháp này vận hành đơn giản và graphene thu được thường giữ cấu trúc tinh thể hoàn chỉnh. Năm 2004, hai nhà khoa học người Anh đã sử dụng băng dính trong suốt để bóc từng lớp than chì tự nhiên để thu được graphene, cũng được xếp vào phương pháp tước cơ học. Phương pháp này từng được coi là không hiệu quả và không thể sản xuất hàng loạt.
Trong những năm gần đây, ngành công nghiệp đã có nhiều đổi mới trong nghiên cứu và phát triển phương pháp sản xuất graphene. Hiện tại, một số công ty ở Hạ Môn, Quảng Đông và các tỉnh, thành phố khác đã khắc phục được nút thắt sản xuất trong việc chuẩn bị graphene quy mô lớn với chi phí thấp, sử dụng phương pháp tước cơ học để sản xuất graphene công nghiệp với chi phí thấp và chất lượng cao.

2. Phương pháp oxi hóa khử
Phương pháp oxy hóa-khử là oxy hóa than chì tự nhiên bằng cách sử dụng các thuốc thử hóa học như axit sulfuric và axit nitric và các chất oxy hóa như thuốc tím và hydro peroxide, tăng khoảng cách giữa các lớp than chì và chèn oxit giữa các lớp than chì để điều chế GraphiteOxide. Sau đó, chất phản ứng được rửa bằng nước và chất rắn đã rửa được sấy khô ở nhiệt độ thấp để chuẩn bị bột oxit than chì. Ôxít graphene được điều chế bằng cách bóc tách bột oxit than chì bằng phương pháp bóc tách vật lý và giãn nở ở nhiệt độ cao. Cuối cùng, graphene oxit được khử bằng phương pháp hóa học để thu được graphene (RGO). Phương pháp này dễ thực hiện, năng suất cao nhưng chất lượng sản phẩm thấp [13]. Phương pháp oxy hóa khử sử dụng các axit mạnh như axit sunfuric và axit nitric rất nguy hiểm, cần nhiều nước để làm sạch, gây ô nhiễm môi trường lớn.

Graphene được điều chế bằng phương pháp oxi hóa khử chứa các nhóm chức giàu oxy và dễ biến tính. Tuy nhiên, khi khử graphene oxit, rất khó kiểm soát hàm lượng oxy của graphene sau khi khử, và graphene oxit sẽ liên tục bị khử dưới tác động của ánh nắng mặt trời, nhiệt độ cao trong xe và các yếu tố bên ngoài khác, do đó chất lượng của sản phẩm graphene sản xuất bằng phương pháp oxi hóa khử thường không nhất quán giữa các mẻ, gây khó khăn cho việc kiểm soát chất lượng.
Hiện nay, nhiều người nhầm lẫn giữa các khái niệm về oxit than chì, oxit graphene và oxit graphene khử. Ôxít than chì có màu nâu và là polyme của than chì và oxit. Ôxít graphene là sản phẩm thu được bằng cách bóc oxit than chì thành một lớp, một lớp kép hoặc một lớp oligo và chứa một số lượng lớn các nhóm chứa oxy, vì vậy graphene oxit không dẫn điện và có đặc tính hoạt động, sẽ liên tục giảm và giải phóng các loại khí như sulfur dioxide trong quá trình sử dụng, đặc biệt là trong quá trình xử lý vật liệu ở nhiệt độ cao. Sản phẩm sau khi khử graphene oxit có thể gọi là graphene (Graphene oxit khử).

3. (silicon cacbua) Phương pháp epiticular SiC
Phương pháp epiticular SiC là làm thăng hoa các nguyên tử silicon ra khỏi vật liệu và tái tạo lại các nguyên tử C còn lại bằng cách tự lắp ráp trong môi trường chân không cực cao và nhiệt độ cao, từ đó thu được graphene dựa trên chất nền SiC. Có thể thu được graphene chất lượng cao bằng phương pháp này, nhưng phương pháp này đòi hỏi thiết bị cao hơn.