Способ получения губчатого графена сушкой вымораживанием

Графен представляет собой сотовую двумерную решетчатую структуру пластинчатого наноматериала, образованного путем тесного смешения атомов углерода в гибридном режиме sp2. С момента своего открытия в 2004 году графен привлекает внимание исследователей благодаря своим превосходным физико-химическим свойствам. Это быстро стало горячей точкой исследования в областях физической химии, материальной энергии, наук о жизни и информационных технологий. Специальная моноатомная слоистая структура графена дает ему очень большую удельную поверхность, а гибридизация sp2 дает ему множество замечательных свойств и отличных физико-химических свойств. С точки зрения механических свойств, он имеет высокую прочность и высокий модуль; по тепловым свойствам обладает высокой теплопроводностью; с точки зрения электрических свойств, он имеет высокую электропроводность. Кроме того, графен обладает некоторыми особыми свойствами, такими как: графен обладает квантовым эффектом Холла и ферромагнетизмом при комнатной температуре.

С момента открытия графена ученые-исследователи пытались приготовить графен различными методами. В настоящее время, согласно принципу подготовки, его можно разделить на физические методы и химические методы. Физический метод, то есть метод механического отслаивания, может быть дополнительно разделен на метод микромеханического отслаивания и способ отслаивания растворителем. Химические методы в основном включают метод восстановления оксида графита, метод SiC термического разложения и метод химического осаждения из паровой фазы (CVD).

Сегодня получение трехмерного графена вызвало большой интерес со стороны исследователей. Трехмерный графен обычно синтезируют методом гидротермального растворителя. В этом процессе восстанавливающий агент добавляют к растворителю для восстановления оксида графита при определенной температуре, так что синтезированный графен имеет низкую кристалличность и объемную усадку. Это склонно к завязыванию, и урожайность не высока. Также сообщалось о способе сушки вымораживанием графена для получения трехмерного графена, но графен нелегко растворяется в растворителе и, таким образом, происходит агломерация.

Изобретение обеспечивает способ получения губчатого графена способом сушки вымораживанием. Графен, полученный этим способом, является пористым и имеет большую удельную поверхность, имеет трехмерную форму губки, обладает низкой плотностью, ультралегкой и стабильной структурой и может быть использован в качестве адсорбционных материалов и композиционных материалов, расширяющих область применения.

Оборудование для сублимационной сушки графена

Способ получения губчатого графена методом сушки вымораживанием, включающий:

(1) Ультразвуковое смешивание сырья в ледяной бане

Добавьте природный графит в ледяную баню с концентрированной ультразвуком H2SO4 в течение 15-60 минут, затем добавьте NaNO3, затем добавьте перманганат калия KMnO4 в течение 15-60 минут, дождитесь добавления перманганата калия, начните реакцию, 0,5-1 ч. Убедитесь, что температура системы не выше 10 ℃ для получения смешанного раствора;

(2) Окисление сырья на водяной бане

Вышеуказанную смесь перемешивают на водяной бане при 30-35 ° С в течение 0,5-1,5 ч, к смеси добавляют деионизированную воду, нагревают до 95-100 ° С, перемешивание продолжают в течение 20-30 мин, затем деионизированную воду и перекись водорода. добавляют до тех пор, пока раствор не станет ярко-желтым, пузырьки не образуются (для получения оксида графита), а затем отделяют, промывают, сушат вымораживанием и подвергают отгонке под низким давлением для получения губчатого графена. Соотношение природного графита, концентрированной H2SO4, NaNO3 и перманганата калия KMnO4 на стадии (1) составляет 2 г: 50 мл: 1 г: 7 г, то есть небольшой избыток KMnO4 и концентрированной H2SO4, и графит и KMnO4 медленно добавляются к концентрированная H2SO4. Цель состоит в том, чтобы гарантировать, что графит достаточно окислен и интеркалирован на более поздней стадии.

Используя оксид графита в качестве предшественника, водный раствор оксида графита непосредственно лиофилизируют, чтобы образец оставался пушистым. Наконец, губчатый оксид графита десорбируется и восстанавливается под действием тепла низкого давления для получения губчатого графена. В этом процессе необходимо регулировать только температуру, давление и время. Губчатый графен с различными морфологиями и свойствами может быть получен с другими параметрами, при этом не используется токсичный химический восстановитель, который предотвращает загрязнение окружающей среды и позволяет легко добиться массового производства.

ЛТПМ КИТАЙ производит графен в лиофилизированном корпусе!

Преимущества лиофилизаторов для приготовления графена:

(1) Полученный графен является пористым и имеет большую удельную поверхность, имеет трехмерную форму губки, имеет низкую плотность, является ультралегким и структурно устойчивым, и, таким образом, может использоваться в качестве адсорбирующего материала и композиционного материала. расширение перспективы его применения;

(2) Изменяя параметры реакции на этапах вакуумной сублимационной сушки и восстановления с удалением при тепловом удалении при низком давлении, можно изменять макроскопическую форму, микроструктуру, проводимость и адсорбционные свойства трехмерного губчатого графена;

(3) Процесс подготовки прост, прост в эксплуатации, а цикл подготовки короткий, быстрый и эффективный;

(4) Используемое сырье широко поставлено и имеет низкую стоимость. Это экологически чистый и энергоэффективный, и может быть применен.

Корпус лиофилизированного белого графена производства ЛТПМ КИТАЙ