Metodo di produzione del grafene

1, metodo di stripping meccanico
Il metodo di stripping meccanico è un metodo per ottenere materiali a strato sottile di grafene utilizzando l'attrito e il movimento relativo tra gli oggetti e il grafene. Il metodo è semplice da utilizzare e il grafene ottenuto solitamente mantiene una struttura cristallina completa. Nel 2004, due scienziati britannici hanno utilizzato un nastro trasparente per staccare la grafite naturale strato dopo strato per ottenere il grafene, che è stato anche classificato come metodo di rimozione meccanica. Un tempo questo metodo era considerato inefficiente e incapace di produrre in serie.
Negli ultimi anni, l’industria ha apportato molte innovazioni di ricerca e sviluppo nei metodi di produzione del grafene. Allo stato attuale, diverse aziende a Xiamen, Guangdong e in altre province e città hanno superato il collo di bottiglia produttivo della preparazione a basso costo e su larga scala del grafene, utilizzando il metodo di stripping meccanico per produrre industrialmente grafene a basso costo e alta qualità.

2. Metodo Redox
Il metodo di ossido-riduzione consiste nell'ossidare la grafite naturale utilizzando reagenti chimici come acido solforico e acido nitrico e ossidanti come permanganato di potassio e perossido di idrogeno, aumentare la spaziatura tra gli strati di grafite e inserire ossidi tra gli strati di grafite per preparare l'ossido di grafite. Quindi, il reagente viene lavato con acqua e il solido lavato viene essiccato a bassa temperatura per preparare la polvere di ossido di grafite. L'ossido di grafene è stato preparato pelando la polvere di ossido di grafite mediante peeling fisico ed espansione ad alta temperatura. Infine, l'ossido di grafene è stato ridotto mediante metodo chimico per ottenere il grafene (RGO). Questo metodo è semplice da utilizzare, con resa elevata, ma bassa qualità del prodotto [13]. Il metodo di riduzione dell'ossidazione utilizza acidi forti come l'acido solforico e l'acido nitrico, che sono pericolosi e richiedono molta acqua per la pulizia, il che comporta un grande inquinamento ambientale.

Il grafene preparato con il metodo redox contiene ricchi gruppi funzionali contenenti ossigeno ed è facile da modificare. Tuttavia, quando si riduce l'ossido di grafene, è difficile controllare il contenuto di ossigeno del grafene dopo la riduzione e l'ossido di grafene verrà continuamente ridotto sotto l'influenza del sole, dell'alta temperatura nel carrello e di altri fattori esterni, quindi la qualità dei prodotti di grafene prodotto con il metodo redox è spesso incoerente da lotto a lotto, il che rende difficile il controllo della qualità.
Al momento, molte persone confondono i concetti di ossido di grafite, ossido di grafene e ossido di grafene ridotto. L'ossido di grafite è marrone ed è un polimero di grafite e ossido. L'ossido di grafene è un prodotto ottenuto sbucciando l'ossido di grafite su un singolo strato, un doppio strato o uno strato oligo e contiene un gran numero di gruppi contenenti ossigeno, quindi l'ossido di grafene non è conduttivo e ha proprietà attive, che si ridurranno continuamente e rilasciano gas come l'anidride solforosa durante l'uso, specialmente durante la lavorazione dei materiali ad alta temperatura. Il prodotto dopo aver ridotto l'ossido di grafene può essere chiamato grafene (ossido di grafene ridotto).

3. Metodo epitassiale SiC (carburo di silicio).
Il metodo epitassiale SiC consiste nel sublimare gli atomi di silicio lontano dai materiali e ricostruire i rimanenti atomi di C mediante autoassemblaggio in un ambiente ad altissimo vuoto e ad alta temperatura, ottenendo così grafene basato sul substrato SiC. Con questo metodo è possibile ottenere grafene di alta qualità, ma questo metodo richiede attrezzature più elevate.