超临界萃取在石墨烯制备领域的应用

     石墨烯是由sp2碳原子以蜂巢晶格构成的准二维单原子层结构。由于石墨烯独特的结构,其拥有特殊的电学、光学、力学、热学性质,在电子、航天、军工、生物、新能源、半导体等领域显示出广阔的应用前景。石墨烯具有的特殊性质使其在环境污染治理中也表现出非凡的能力。

      目前石墨烯主要的制备方法，包括机械剥离法、气相沉积法、氧化还原法、SiC外延生长法等,但这些方法不能同时满足大规模、低成本以及高质量制备的要求。超临界萃取可应用在石墨烯制备领域：

     超临界CO2体系中，石墨烯在不停实验条件的影响下差别明显。例如，超临界CO2的密度、粘度和扩散系数有着很大变化。在超临界CO2体系中,利用控制变量法考察了反应温度、压强、时间、表面活性剂种类及石墨用量对剥离结果的影响,选出的最佳反应条件为80℃、15MPa、反应时间2h、表面活性剂种类为PVP、原料用量50mg。在最佳反应条件下制备的石墨烯层数大概为8层,重复三次剥离后石墨烯层数减小为3～4层。

    其他超临界流体进行剥离，例如超临界甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮和水等溶剂。对石墨进行了剥离,剥离效果最好的为乙醇,层数最少为3～4层。

    另外，石墨原料种类也会影响石墨烯的制备。例如，天然鳞片石墨和可膨胀石墨都具有比较明显的层状结构,天然鳞片石墨的尺寸大部分为几微米,可膨胀石墨的尺寸集中在十到二十微米之间。尺寸的差异也会反映在产物石墨烯上面,即利用天然石墨制备的石墨烯尺寸比较小,用可膨胀石墨制备的石墨烯尺寸比较大。