グラフェンの作製の概要

現時点では、グラフェンの準備のための多くの方法があります。本稿は、物理的、化学的に分かれています。

1 物理的なグラフェンの作製法

物理的な方法は安い黒鉛または原料、ストリップ、向き epiphysees 機械、液体または気体の直接単一か多層グラフェンを準備するメソッドを除去として膨張黒鉛に通常基づいています。これらのメソッドは操作が比較的簡単で、合成のグラフェンの高純度、以下の欠陥、原料を得ることは容易です。

1.1 機械的除去法

機械摘みや微細加工は直接大きな結晶からのグラフェン シートを剥離する最も簡単な方法の一つです。単層グラフェンの独立した存在を示すストリッピングと非常に単純なマイクロ ストリップ システムを 2004 年と高配向性グラファイトからグラフェンを単分子膜を観察することに成功を Novoselovt ら。特定のプロセスのとおりです: 最初 1 mm 厚高配向性グラファイト表面イオン エッチング、20 μ m の幅と 2 μ m エッチング表面フォトレジストとの深いマイクロ スロット、それはガラス基板に接着されているときの酸素プラズマを使用し、テープをはがす繰り返しは透明テープで除去し、過剰高配向性熱分解黒鉛が削除されのアセトン溶液のマイクロ カプセルのガラス基板を配置、超音波とに単結晶シリコンのウエハ最後に、アセトン溶媒、van der Waals 力または毛管力の使用単層グラフェン「削除」のであります。

しかし、この方法にはいくつかの欠点、その値として得られる製品のサイズがコントロールしやすい、十分な長さのグラフェンを確実に準備することができます、したがって、産業のニーズを満たすことができません。

1.2 向き着生法 - 結晶成長

ピーター ・ W.Sutter らは、マトリックス グラフェンから「種」の原子構造を用いた成長マトリックスとして希少金属ルテニウムを使用しました。C 原子は最初 1150 ° C でルテニウムに浸透して、850 ° C に冷却し、大量の炭素原子が吸収される前に彼らは、ルテニウムの表面にフロート モノリシック炭素原子、基板の表面に「島」を形成し、島「徐々 に成長し最終的に完全なグラフェン層に成長。最初層のカバレッジ率が 80% 後、2 番目の層拡大し始め、グラフェンの下部とそこの行列は、元の層の形成の後の 2 番目の層の間の強い相互作用、基板はほぼ完全に分離を残してのみ弱結合、従って、モノリシック グラフェン シートを作製した.このメソッドによって作成されたグラフェン シートは、厚さもする傾向があるし、グラフェンとマトリックスとの接着準備グラフェン フレークのプロパティに影響します。

1.3 液相と気相の直接除去法

液相と気体の直接除去法は、黒鉛、膨張黒鉛 (EG) の直接解放 (1000 ° C の酸素含有の表面上に急激な温度上昇によって通常取得するグループは削除) と有機溶剤または水に追加超音波、暖房または空気流れ単一か多層グラフェン ソリューション濃度を生成します。コールマンら分散した単層カーボンナノ チューブの液相の剥離と同じ方法で N-メチル-ピロリドン (NMP) でグラファイト。単層グラフェンの収率は 1%、超音波と長期にわたる超音波 (462 h) の 1 時間後、1.2 mg/mL のグラフェン濃度。その結果, 溶媒とグラフェンの相互作用は溶媒、グラフェンの表面エネルギーに一致してグラフェンの表面張力は、40 をすることができるときにグラフェンをはがすために必要なエネルギーを分散できます ~ 50mJ/m 2。黒鉛シートの除去の効果は、空気の流れの影響によって改善できます。Janowska らは、グラフェンの収量を改善するためにマイクロ波照射原料として膨張黒鉛を使用 (~ 8%) 溶媒としてアンモニア。高温で溶剤の分解によって生成されるアンモニアが黒鉛シートに浸透でき、空気の圧力値を超えたとき特定十分間 van der Waals 力を克服するために黒鉛を剥がし、綿密な研究が示されている、黒鉛シート。

安い黒鉛、膨張黒鉛原料としてのための準備プロセスは化学的変化を伴いません。液相や気相の直接除去法によるグラフェンの作製、低コスト、簡単操作と高品質の利点があるもがモノリシック グラフェン収量高、ラメラ凝集深刻なさらに削除する必要があります、安定剤、その他の欠陥。