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英國國立物理研究所Piers Turner課題組–超聲法原位控製石墨烯片的尺寸

超聲波法廣泛用於剝離二維(2D)範德瓦爾斯層狀材料(比如石墨烯)。其基本機製很難解釋,往往被忽視,超聲波這一策略導致低剝落率,低的合成產量和片尺寸分布不均勻,因此通過超聲剝離獲得石墨烯這一方式缺少經濟可行性。這裏,我們在超聲波處理過程中,通過優化慣性空化劑量在三小時內可實現高達18%的數層石墨烯產率。我們證明了超聲空化優先剝離較大的薄片,這與石墨烯剝離速率和薄片維度有很大關係,因此可以通過慣性空化劑量來進行調控。此外,超聲空化優先剝離較大的薄片的話,這導致剝落速率隨著超聲時間增加而減小。這種方法的未來發展方向應該會引導開發基於2D範德瓦爾斯層狀納米材料的高容量液流電池產生。

(a) 空化氣泡的生長和坍塌響應於施加的聲場和相關的壓力波示意圖,(b) 國家物理實驗室的17-升多頻率空化容器(周圍有傳感器)的光學照片,(c)產生於穩定和慣性空化的空化信號頻譜,(d)Ecav和石墨烯產率與前置放大器電壓的函數關係

(a)石墨烯產率與ICD的函數關係,插圖為ICD的平方根,(b)石墨烯剝離速率與ICD的平方根的函數關係,(c)石墨烯長度和,(d)厚度分布的對數正態分布曲線。

石墨烯的平均(a)長度和(b)厚度與ICD的函數關係,石墨烯平均(c)長度和(d)厚度與其產率的函數關係,石墨烯剝離速率與(e)平均石墨烯長度和(f)石墨烯厚度的函數關係

(a)ICD範圍內極大值和極小值時產生的石墨烯的標準化Raman譜,(b)ID/IG比例與ICD平方根的函數關係。

該研究工作由英國國立物理研究所Piers Turner課題組於2019年發表在Scientific Reports期刊上。原文:Controlled sonication as a Route to in-situ Graphene Flake size Control(https://doi.org/10.1038/s41598-019-45059-5)

本文來自石墨烯雜誌,本文觀點不代表利特納米立場,轉載請聯係原作者。

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