介紹

超聲波石墨烯分散也稱超聲波石墨烯剝離,，使用氧化石墨還原法,，配合超聲波振動能有效地提高氧化石墨層間距,，層間距較大的氧化石墨不僅有利于其他分子,、原子等插入層間形成氧化石墨插層復合材料,，而且易于被剝離成單層氧化石墨,，為進一步制備單層石墨烯打下基礎,。

原理

超聲波石墨烯分散設備是利用超聲波的空化作用來分散團聚的顆粒,。它是將所需處理的顆粒懸浮液（液態(tài)）放入較強聲場中，用適當?shù)某曊穹右蕴幚?。在空化效應,，高溫，高壓,，微射流,，強振動等附加效應下，分子間的距離會不斷增加,，最終導致分子破碎,，形成單分子結構。該產品尤其對于分散納米材料（如碳納米管,、石墨烯,、二氧化硅等）有良好效果。

目的

自然界中存在大量的石墨材料,，厚1毫米的石墨大約包含300萬層石墨烯,。單層石墨被稱為石墨烯，在自由狀態(tài)下不存在該物質,，都以多層石墨烯層疊的石墨片的形式存在,。由于石墨片的層間作用力較弱，可以通過外力進行層層剝離,，從而獲得只有一個碳原子厚度的單層石墨烯,。

常用的分散方法及缺點

1.微機械剝離法

用膠帶直接將石墨烯薄片從較大的晶體上剝離下來，不斷重復這個過程,。

使用一種材料與膨化或引入缺陷的熱解石墨進行摩擦,，體相石墨的表面會產生絮片狀的晶體,，絮片狀晶體中含有單層石墨烯。

缺點：石墨烯產量低,，面積小,，難以精準控制尺寸，效率低,，不能大規(guī)模制備,。

2.化學氣相沉積法

將一種或多種含碳的氣態(tài)物質（通常為低碳的有機物氣體）通入到真空反應器中，通過高溫使含碳的氣體分解碳化（通常為低碳的有機物氣體）,，在基底表面生長出一種碳單質的過程,。

缺點：石墨烯的六角蜂窩狀晶體結構，無法完整石墨化,，品質不如微機剝離法的好,，高昂的成本及苛刻的設備要求都限制了其規(guī)模化制備石墨烯,，還需要加入催化劑降低了石墨烯純度,。

3.晶體外延取向生長法

一種是通過加熱單晶 6H-SiC 脫除 Si，從而在 SiC 晶體表面外延生長石墨烯,。石墨烯和 Si 層接觸,，這種石墨烯的導電性受到基底影響；另一種是利用金屬單晶中的微量碳成分,，通過在超高真空下高溫退火,，金屬內碳元素在金屬單晶表面析出石墨烯。

缺點：石墨烯薄膜厚度不均勻,，難以控制,，生成的石墨烯緊緊地黏貼在基底上難以剝離，會影響石墨烯的特性,。同時需在超真空及高溫條件下生長,，條件極為苛刻，設備要求高,，無法實現(xiàn)大規(guī)模,、可控制備石墨烯。

4.氧化石墨還原法

氧化石墨烯一般由石墨經強酸氧化而得,。主要有三種制備氧化石墨的方法：Brodie法,，Staudenmaier法和Hummers法，其中Hummers法石墨烯分散需加入超聲波輔助,。

特點：Hummers法石墨烯分散：方法簡單,，耗時較短，處理量大,，安全無污染,，是目前常用的一種。

超聲波石墨烯分散的優(yōu)勢

超聲波石墨烯分散系統(tǒng)采用超聲波輔助Hummers法制備氧化石墨烯,，是以液體為媒介,，在液體中加入高頻率超聲波振動。由于超聲是機械波,，不被分子吸收,，在傳播過程中引起分子的振動運動?？栈?，即高溫、高壓,、微射流,、強烈振動等附加效應下分子間的距離因振動增加其平均距離，最終導致分子破碎,。能更有效地提高氧化石墨層間距,，且隨著超聲波功率的提高，所得到的氧化石墨的層間距呈擴大趨勢,。

超聲波瞬間釋放的壓力破壞了石墨烯層與層之間的范德華力,，使得石墨烯更加不容易團聚在一起。層間距較大的氧化石墨不僅有利于其他分子,、原子等插入層間形成氧化石墨插層復合材料,，而且易于被剝離成單層氧化石墨，為進一步制備單層石墨烯打下基礎,。