在石墨烯液相剥离中的应用
德衡微射流技术在石墨烯液相剥离中的应用
石墨烯是已知的最先进的材料之一,自2004年曼彻斯特大学的Geim和Novoselov[1]发现它以来,由于其独特的特性,引起了人们的极大兴趣,在物理、化学、材料、生物医学和环境方面进行了广泛的研究。石墨烯商业化的新产品也不断出现,多国政府把石墨烯材料立为国家重点发展对象,关于石墨烯材料的投资也越来越多。开发一种简便的方法来生产高质量、高产量的石墨烯对其商业化至关重要。生产石墨烯主要有两种技术:自上而下和自下而上。一般来说,氧化还原、化学气相沉积、外延生长和机械剥离可用于生产石墨烯。近年来,液相剥离法作为一种从上到下制备高质量石墨烯的新方法受到了广泛的关注。
德衡微射流均质设备是一种利用高压微射流技术实现二维材料剥离制备的精密装备。德衡供应的微射流高压均质设备利用成熟稳定的液压增压技术,在柱塞泵的作用下将液体或固液混悬物料增压,凭借准确的压力调节使物料压力增压到20Mpa至300Mpa之间设定的压力值。被增压的物料,射向具有固定几何形状的金刚石微通道并产生超音速微射流,超音速微射流物料在特定几何通道内受到每秒千万次的物理剪切、对撞、空穴效应、急剧压力降等物理作用力,从而实现二维材料的剥离。
目前,已有利用微射流均质机进行石墨烯液相剥离的研究。例如,Wang等[2]利用高压微射流在水/表面活性剂(SDS、F127以及TW80)体系中产生高浓度少层石墨烯(FLG)分散体,并系统地研究了表面活性剂的选择、腔室压力和微射流周期对石墨材料剥离效率的影响。Wang等[3]开发了一种绿色的、可扩展的一步法制备单层和少层石墨烯的方法,即使用微射流在水/单宁酸(TA)分散中进行石墨剥离。并系统研究了TA浓度、均质压力和均质周期对石墨烯分散体质量和浓度的影响。Wang等[4]在N-甲基-2-吡咯烷酮和氢氧化钠的混合物中,采用超声和微射流的方法将天然石墨粉剥离成少层石墨烯(FLG),该研究利用高压微射流技设备在103Mpa的压力条件下,处理石墨烯5次,天然石墨被成功剥离成石墨烯薄片,得到的产物大部分厚度小于5层,并且稳定时间超过6个月。
目前,有客户在德衡利用高压微射流均质机进行了石墨烯剥离测试,获得了理想的效果。