具有多孔結(jié)構(gòu)的石墨烯的制備方法?
作者:訪客發(fā)布時(shí)間:2021-09-13分類:催化劑及助劑瀏覽:114
制備方法: 多孔石墨烯由單層或者多層石墨烯結(jié)構(gòu)單元組成,在單層或者多層石墨烯結(jié)構(gòu)單元上具有孔狀結(jié)構(gòu)(孔徑0.1~200nm)和較大的比表面積(300~2000m2/g),在超級(jí)電容器、導(dǎo)電填充材料等方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。 多孔石墨烯的制備方法具備以下特征:以Mg0、Mg(OH)2、Al203、Al(OH)3、水滑石類化合物和/或這些物質(zhì)對(duì)應(yīng)的煅燒產(chǎn)物為催化劑,或者,以Mg0、Mg(OH)2、Al203、Al(OH)3、水滑石類化合物或這些物質(zhì)對(duì)應(yīng)的煅燒產(chǎn)物為載體進(jìn)一步負(fù)載Fe、Co、Ni和Mo中的一種或多種活性組分后為催化劑(催化劑孔徑1N200nm,比表面積10~300m2/g),在300。1000℃溫度范圍內(nèi)通過使用氮?dú)狻睔狻⒑獾榷栊詺怏w和烴類的氣相化學(xué)沉積法制備。 一、石墨烯 石墨烯(Graphene)是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。2004年,英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫,成功從石墨中分離出石墨烯,證實(shí)它可以單獨(dú)存在,兩人也因此共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。石墨烯既是最薄的材料,也是最強(qiáng)韌的材料,斷裂強(qiáng)度比最好的鋼材還要高200倍。同時(shí)它又有很好的彈性,拉伸幅度能達(dá)到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、強(qiáng)度最高的材料,如果用一塊面積1平方米的石墨烯做成吊床,本身重量不足1毫克便可以承受一只一千克的貓。石墨烯目前最有潛力的應(yīng)用是成為硅的替代品,制造超微型晶體管,用來生產(chǎn)未來的超級(jí)計(jì)算機(jī)。用石墨烯取代硅,計(jì)算機(jī)處理器的運(yùn)行速度將會(huì)快數(shù)百倍。另外,石墨烯幾乎是完全透明的,只吸收2.3%的光。另一方面,它非常致密,即使是最小的氣體原子(氦原子)也無法穿透。這些特征使得它非常適合作為透明電子產(chǎn)品的原料,如透明的觸摸顯示屏、發(fā)光板和太陽能電池板。 作為目前發(fā)現(xiàn)的最薄、強(qiáng)度最大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強(qiáng)的一種新型納米材料,石墨烯被稱為黑金,是新材料之王,科學(xué)家甚至預(yù)言石墨烯將徹底改變21世紀(jì)。極有可能掀起一場(chǎng)席卷全球的顛覆性新技術(shù)新產(chǎn)業(yè)革命。 中國電信在廣州舉辦的2016天翼智能終端交易博覽會(huì)上,羅馬仕展出了一款石墨烯充電寶,10分鐘可充滿6000mAh,號(hào)稱要“開辟能源存儲(chǔ)新紀(jì)元”。 二、發(fā)展歷程 實(shí)際上石墨烯本來就存在于自然界,只是難以剝離出單層結(jié)構(gòu)。石墨烯一層層疊起來就是石墨,厚1毫米的石墨大約包含300萬層石墨烯。鉛筆在紙上輕輕劃過,留下的痕跡就可能是幾層甚至僅僅一層石墨烯。 石墨烯在實(shí)驗(yàn)室中是在2004年,當(dāng)時(shí),英國曼徹斯特大學(xué)的兩位科學(xué)家安德烈·杰姆和克斯特亞·諾沃消洛夫發(fā)現(xiàn)他們能用一種非常簡(jiǎn)單的方法得到越來越薄的石墨薄片。他們從高定向熱解石墨中剝離出石墨片,然后將薄片的兩面粘在一種特殊的膠帶上,撕開膠帶,就能把石墨片一分為二。不斷地這樣操作,于是薄片越來越薄,最后,他們得到了僅由一層碳原子構(gòu)成的薄片,這就是石墨烯。這以后,制備石墨烯的新方法層出不窮,經(jīng)過5年的發(fā)展,人們發(fā)現(xiàn),將石墨烯帶入工業(yè)化生產(chǎn)的領(lǐng)域已為時(shí)不遠(yuǎn)了。因此,在隨后三年內(nèi),安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫在單層和雙層石墨烯體系中分別發(fā)現(xiàn)了整數(shù)量子霍爾效應(yīng)及常溫條件下的量子霍爾效應(yīng),他們也因此獲得2010年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 在發(fā)現(xiàn)石墨烯以前,大多數(shù)物理學(xué)家認(rèn)為,熱力學(xué)漲落不允許任何二維晶體在有限溫度下存在。所以,它的發(fā)現(xiàn)立即震撼了凝聚體物理學(xué)學(xué)術(shù)界。雖然理論和實(shí)驗(yàn)界都認(rèn)為完美的二維結(jié)構(gòu)無法在非絕對(duì)零度穩(wěn)定存在,但是單層石墨烯在實(shí)驗(yàn)中被制備出來。
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