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超聲波石墨烯制備剝離設(shè)備的效率研究

更新時間:2023-02-02  |  點(diǎn)擊率:813
  超聲波可以在有機(jī)溶劑、表面活性劑/水溶液或離子液體中制備石墨烯。這意味著可以避免使用強(qiáng)氧化或還原劑??茖W(xué)家曾在超聲作用下通過剝離產(chǎn)生了石墨烯。超聲波處理濃度為1mg/ml石墨烯氧化物的熔液,AFM圖像顯示總是存在具有均勻厚度的薄片(1nm),這些良好的氧化石墨烯剝離樣品中沒有厚度大于1nm或厚度小于1nm的石墨烯薄片,由此得出結(jié)論,在這些條件下,實(shí)現(xiàn)了氧化石墨烯全剝落得到單個氧化石墨烯薄片。
 
  在超聲波石墨烯制備剝離設(shè)備的處理過程中,剝離力來源于液相中空化氣泡的形成??栈l(fā)的氣泡分布在石墨粉片層中,當(dāng)這些氣泡破碎,微型氣流與振動波立即作用于石墨粉表面,導(dǎo)致應(yīng)力波沿著石墨粉片層擴(kuò)展下去。根據(jù)應(yīng)力波理論,一旦壓縮波在石墨粉界面?zhèn)鞑ィ瑧?yīng)力波會反射回來作用于本體。因此,許多微型氣泡的破碎會導(dǎo)致強(qiáng)烈的應(yīng)力作用于石墨粉片層之間,就像強(qiáng)有力的“吸盤”一樣,來剝離石墨粉片層。
 
  關(guān)于超聲剝離石墨烯的效率,無論是超聲浴或者超聲桿,如果超聲振動源的位置是固定的,液相中的空穴區(qū)域也是固定的。這樣終并不能夠?qū)崿F(xiàn)有效剝離:
 
  強(qiáng)空穴區(qū)域的石墨粉會被剝離很多次,而低空穴強(qiáng)度區(qū)域的石墨粉是完好無損的。特別是如果溶液中最初石墨粉的濃度非常高,部分石墨粉會沉降在容器底部,保持未剝離的狀態(tài)。所以,一個移動的空穴區(qū)域或者超聲過程中伴隨攪拌有利于于剝離效率的提升。
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